Κύτταρα που «γεύονται» τον κίνδυνο πυροδοτούν τις ανοσολογικές αντιδράσεις

Όταν ο ανοσολόγος De'Broski Herbert στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια κοίταξε βαθιά μέσα στους πνεύμονες ποντικών που είχαν μολυνθεί από γρίπη, νόμιζε ότι έβλεπε πράγματα. Είχε βρει ένα κύτταρο με παράξενη όψη με μια χαρακτηριστική αχυρένια προεξοχή σαν dreadlocks πάνω από ένα σώμα σε σχήμα αχλαδιού, και ήταν γεμάτο με γευστικούς υποδοχείς. Υπενθύμισε ότι έμοιαζε ακριβώς με θύσανο — ένας τύπος κυττάρου που σχετίζεται συχνότερα με την επένδυση των εντέρων.

Αλλά τι θα έκανε στους πνεύμονες ένα κύτταρο καλυμμένο με υποδοχείς γεύσης; Και γιατί εμφανίστηκε εκεί μόνο ως απάντηση σε μια σοβαρή κρίση γρίπης;

Ο Χέρμπερτ δεν ήταν μόνος του σε αμηχανία σχετικά με αυτή τη μυστηριώδη και ελάχιστα μελετημένη ομάδα κυττάρων που συνεχίζουν να εμφανίζονται σε απροσδόκητα σημεία, από τον θύμο αδένα (ένας μικρός αδένας στο στήθος όπου ωριμάζουν τα Τ κύτταρα που καταπολεμούν τα παθογόνα) μέχρι το πάγκρεας. Οι επιστήμονες μόλις αρχίζουν να τα καταλαβαίνουν, αλλά σταδιακά γίνεται σαφές ότι τα θύσανα είναι ένας σημαντικός κόμβος για την άμυνα του οργανισμού ακριβώς επειδή μπορούν να επικοινωνούν με το ανοσοποιητικό σύστημα και άλλα σύνολα ιστών και επειδή οι γευστικοί υποδοχείς τους επιτρέπουν να αναγνωρίζουν απειλές που εξακολουθούν να είναι αόρατες σε άλλα κύτταρα του ανοσοποιητικού.

Ερευνητές σε όλο τον κόσμο εντοπίζουν τις αρχαίες εξελικτικές ρίζες που μοιράζονται με το ανοσοποιητικό σύστημα οι υποδοχείς όσφρησης και γεύσης (συλλογικά ονομαζόμενοι χημειοαισθητηρικοί υποδοχείς ή υποδοχείς θρεπτικών συστατικών). Μια σειρά εργασιών τα τελευταία χρόνια δείχνει ότι οι δρόμοι τους διασταυρώνονται πολύ πιο συχνά από ό,τι περίμενε κανείς, και ότι αυτό το χημειοαισθητηριακό-ανοσολογικό δίκτυο παίζει ρόλο όχι μόνο στη μόλυνση, αλλά στον καρκίνο και τουλάχιστον σε μια χούφτα άλλες ασθένειες.

Αυτό το σύστημα, λέει ο Richard Locksley, ένας ανοσολόγος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, στο Σαν Φρανσίσκο, βοηθά στην κατεύθυνση μιας συστηματικής απόκρισης σε πιθανούς κινδύνους σε όλο το σώμα. Η έρευνα που επικεντρώνεται στις αλληλεπιδράσεις του κυττάρου τούφα θα μπορούσε να προσφέρει μια ματιά στο πώς συνεργάζονται τα συστήματα οργάνων. Περιγράφει τις προοπτικές αυτού που θα μπορούσε να προκύψει από τις μελέτες αυτών των υποδοχέων και των κυττάρων ως «συναρπαστικές», αλλά προειδοποιεί ότι «είμαστε ακόμα στις πρώτες μέρες» για να το καταλάβουμε.

Όχι απλώς υποδοχείς γεύσης και οσμής

Μία από τις θεμελιώδεις προκλήσεις της ζωής είναι να βρεις τροφή που είναι καλό για κατανάλωση και να αποφύγεις φαγητό που δεν είναι. Έξω από τον σύγχρονο κόσμο μας των προσυσκευασμένων τροφίμων στα ράφια των παντοπωλείων, είναι ένα επικίνδυνο έργο. Η αξιοποίηση ενός νέου τύπου τροφής θα μπορούσε να σημαίνει τη διαφορά μεταξύ της πείνας και της επιβίωσης ή θα μπορούσε να σημαίνει πρόωρο θάνατο από τυχαία αυτοδηλητηρίαση. Οι χημειοαισθητηρικοί υποδοχείς μας βοηθούν να κάνουμε αυτή τη διάκριση. Είναι τόσο απαραίτητα που ακόμη και μονοκύτταρα βακτήρια όπως η Escherichia coli φέρουν έναν τύπο αυτού του υποδοχέα.

Παρά τη σχεδόν καθολικότητα αυτών των υποδοχέων και την κεντρική τους θέση στην επιβίωση, οι επιστήμονες δεν ανακάλυψαν τη μεγάλη οικογένεια γονιδίων που κωδικοποιούν για τους οσφρητικούς υποδοχείς μέχρι το 1991, με αυτούς για τους υποδοχείς γεύσης να ακολουθούν το 2000. (Η ανακάλυψη του οσφρητικού υποδοχέα έφερε στους ερευνητές τον Richard Οι Axel και Linda Buck βραβεύτηκαν με Νόμπελ το 2004.) Οι οσφρητικοί υποδοχείς και οι γευστικοί υποδοχείς για το πικρό, το γλυκό και το umami (αλμυρό) είναι όλα μέρος μιας μεγάλης οικογένειας πρωτεϊνών που ονομάζονται G protein-coupled receptors (GPCRs) που είναι ενσωματωμένοι στις κυτταρικές μεμβράνες. Αν και οι ακριβείς λεπτομέρειες διαφέρουν από υποδοχέα σε υποδοχέα, όταν ένα GPCR συνδέεται με το κατάλληλο μόριο, ενεργοποιεί έναν καταρράκτη σηματοδότησης μέσα στο κύτταρο. Για τους γευστικούς και οσφρητικούς υποδοχείς στο στόμα και τη μύτη, αυτός ο καταρράκτης προκαλεί πυροδότηση νευρώνων και μας δίνει τη δυνατότητα να αναγνωρίσουμε τα πάντα, από την πλούσια γλυκύτητα ενός μπισκότου με κομματάκια σοκολάτας μέχρι τη δυσωδία που ζαρώνει τη μύτη ενός περαστικού τσιγκουνιού.

Οι ανακαλύψεις αυτών των υποδοχέων ήταν σημαντικές, πρωτοποριακές πρόοδοι, λέει η Jennifer Pluznick, φυσιολόγος στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins. Όμως, κατά την άποψή της, η επισήμανση τους ως υποδοχείς όσφρησης και γεύσης παρά ως χημειοαισθητηριακούς υποδοχείς εδραίωσε την ιδέα ότι λειτουργούν ειδικά και αποκλειστικά σε όσφρηση και γεύση. Εάν οι επιστήμονες βρήκαν σημάδια αυτών των υποδοχέων σε κύτταρα έξω από τη μύτη και το στόμα, ήταν εύκολο να τα διαγράψουν ως λάθη ή ανωμαλίες. Η ίδια σοκαρίστηκε όταν βρήκε έναν οσφρητικό υποδοχέα που ονομάζεται Olfr78 στα νεφρικά κύτταρα, ένα εύρημα που ανέφερε το 2009.

«Νομίζω ότι είπα κάτι περίφημο στον μεταδιδακτορικό μου σύμβουλο, όπως «δεν ξέρω καν ότι μπορώ να εμπιστευτώ αυτά τα δεδομένα, ξέρεις;» θυμάται ο Πλούζνικ. «Οσμικοί υποδοχείς στο νεφρό; Έλα."

Αυτή δεν ήταν η πρώτη φορά που αυτοί οι υποδοχείς εμφανίστηκαν σε απροσδόκητους ιστούς. Για παράδειγμα, το 2005, η βιοχημικός του Πανεπιστημίου του Λίβερπουλ, Soraya Shirazi-Beechey, έδειξε σε μια εργασία που δημοσιεύτηκε στο Biochemical Society Transactions ότι οι γευστικοί υποδοχείς θα μπορούσαν να βρεθούν στο λεπτό έντερο καθώς και στο στόμα. Η παρουσία τους ήταν εκπληκτική, αλλά ήταν λογικό ότι το έντερο μπορεί να χρησιμοποιήσει έναν υποδοχέα γεύσης για να παρακολουθεί την τροφή που πέπτει.

Αλλά το 2010, το εργαστήριο του Stephen Liggett, ο οποίος ήταν τότε στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου του Maryland, ανέφερε ότι οι λείοι μύες στους αεραγωγούς των πνευμόνων εκφράζουν υποδοχείς για πικρή γεύση. Επιπλέον, έδειξαν ότι αυτοί οι υποδοχείς εμπλέκονται σε μια απόκριση διαστολής των αεραγωγών που βοήθησε στην απομάκρυνση των εμποδίων.

Υποδοχείς για τη γλυκύτητα εμφανίστηκαν επίσης στα κύτταρα που επενδύουν τους αεραγωγούς. Το 2012, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον συνάδελφο του Χέρμπερτ Νόαμ Κοέν στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια διαπίστωσε ότι τα σάκχαρα που καλύπτουν το παθογόνο του αναπνευστικού Pseudomonas aeruginosa ενεργοποίησε αυτούς τους υποδοχείς και έκανε τα κύτταρα να χτυπήσουν πιο γρήγορα τις βλεφαρίδες τους που μοιάζουν με τρίχες, μια διαδικασία που μπορεί να σαρώσει τα εισβάλλοντα βακτήρια και να αποτρέψει τις λοιμώξεις.

Εν τω μεταξύ, η Pluznick και οι συνεργάτες της συνέχισαν να μελετούν το ρόλο του υποδοχέα Olfr78 στα νεφρά. Έδειξαν το 2013 ότι ανταποκρίνεται σε μόρια που εκκρίνονται από εντερικούς μικροοργανισμούς και ότι τα σήματα από αυτή την απόκριση βοήθησαν να κατευθύνει την έκκριση της ορμόνης ρενίνης από τα νεφρά, η οποία ρυθμίζει την αρτηριακή πίεση. "Άλλα εργαστήρια που βρήκαν παρόμοια πράγματα σε άλλους ιστούς ήταν και πολύ ενθαρρυντικά και πολύ συναρπαστικά", είπε ο Pluznick.

Αυτές οι μελέτες και ένας χείμαρρος άλλων από εργαστήρια σε όλο τον κόσμο οδήγησαν το μήνυμα ότι αυτοί οι φαινομενικά λανθασμένοι υποδοχείς όσφρησης και γεύσης εξυπηρετούν σημαντικές και συχνά ζωτικές λειτουργίες. Και ένα κοινό θέμα σε πολλές από αυτές τις λειτουργίες ήταν ότι οι χημειοαισθητηρικοί υποδοχείς φαινόταν συχνά να ειδοποιούν τους ιστούς για την παρουσία και την κατάσταση των μικροβίων στο σώμα. Εκ των υστέρων, αυτή η εφαρμογή για τους υποδοχείς είχε πολύ νόημα. Για παράδειγμα, όπως σημειώνει ο Herbert, το να μπορείς να «δοκιμάζει» και να «μυρίζει» μικρά ίχνη παθογόνων, δίνει στο σώμα περισσότερες πιθανότητες να ανταποκριθεί σε λοιμώξεις προτού τα μικρόβια κατακλύσουν την άμυνα του ξενιστή.

A Job for Tuft Cells

Σε δοκιμές ερευνητών για χημειοαισθητηριακούς υποδοχείς σε ιστούς σε όλο το σώμα, ένας τύπος κυττάρου που αναδυόταν συνεχώς ήταν ένας σχετικά σπάνιος, σε μεγάλο βαθμό μη μελετημένος που ονομάζεται κύτταρο τούφα. Τα κύτταρα θυσάνων ήταν γνωστά στην επιστήμη από τα μέσα της δεκαετίας του 1950, όταν μελέτες μικροσκοπίας τα βρήκαν στην επένδυση σχεδόν κάθε οργάνου του σώματος, συμπεριλαμβανομένων του εντέρου, των πνευμόνων, των ρινικών οδών, του παγκρέατος και της χοληδόχου κύστης. Το πέρασμα ενός μισού αιώνα, ωστόσο, δεν είχε οδηγήσει σε μεγαλύτερη κατανόηση του τι κάνουν τα θύσανα. Η περαιτέρω ανακάλυψη γευστικών υποδοχέων σε πολλά θύσανα απλώς βάθυνε το μυστήριο:Δεδομένης της θέσης τους στο σώμα, σίγουρα δεν συνέβαλαν στην αίσθηση της γεύσης μας.

Ως μεταδιδάκτορας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ στο εργαστήριο της Γουέντι Γκάρετ το 2011, ο Μάικλ Χάουιτ γοητεύτηκε με τα θύσανα, ειδικά αυτά που βρέθηκαν στα έντερα. «Ήταν αυτά τα πραγματικά συναρπαστικά, παράξενα κύτταρα που δεν είχαν πραγματικά σαφή λειτουργία από την άποψη της φυσιολογικής φυσιολογίας», είπε ο Χάουιτ, ο οποίος είναι τώρα ανοσολόγος στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. Ξεκίνησε να μάθει τη λειτουργία των αινιγματικών κυττάρων και τελικά πήρε την απάντησή του - μέσω μιας απροσδόκητης ανακάλυψης που αφορούσε το μικροβίωμα του ποντικιού.

Επειδή ορισμένες μελέτες είχαν υποδείξει μια σχέση μεταξύ των γευστικών υποδοχέων και της ανοσοποιητικής λειτουργίας, ο Howitt αναρωτήθηκε εάν τα θύσανα κύτταρα στα έντερα που καλύπτονται από υποδοχείς θα μπορούσαν να ανταποκριθούν στον πληθυσμό μικροβιώματος των βακτηρίων που ζουν στο έντερο. Για να το ανακαλύψει, στράφηκε σε ένα στέλεχος ποντικών που άλλοι ερευνητές του Χάρβαρντ είχαν εκτρέφει χωρίς μεγάλη ποικιλία βακτηριακών παθογόνων.

Αλλά παραδόξως, όταν επιθεώρησε ένα μικρό δείγμα εντερικού ιστού από τα ποντίκια, ο Χάουιτ διαπίστωσε ότι είχαν 18 φορές τον αριθμό των τούφων κυττάρων που είχαν αναφερθεί προηγουμένως. Όταν κοίταξε πιο προσεκτικά, διαπίστωσε ότι τα ποντίκια έφεραν περισσότερα πρωτόζωα στο έντερό τους από ό,τι αναμενόταν — συγκεκριμένα, ένα κοινό μονοκύτταρο παράσιτο που ονομάζεται Tritrichomonas muris .

Ο Χάουιτ συνειδητοποίησε ότι ο Τ. muris δεν ήταν μια τυχαία μόλυνση αλλά μάλλον ένα φυσιολογικό μέρος του μικροβιώματος στα ποντίκια - κάτι που ούτε ο ίδιος ούτε ο Γκάρετ είχαν σκεφτεί πολύ. «Δεν ψάχναμε για πρωτόζωα», είπε ο Howitt. "Εστιάσαμε στα βακτήρια."

Για να επιβεβαιώσει τη σχέση μεταξύ της παρουσίας των πρωτόζωων και του αυξημένου αριθμού των τούφων κυττάρων, ο Howitt παρήγγειλε ένα άλλο σύνολο παρόμοιων παθογόνων ποντικών από διαφορετική εγκατάσταση αναπαραγωγής και τους τάισε μερικά από τα πλούσια σε πρωτόζωα εντερικά περιεχόμενα των ποντικών του Χάρβαρντ. Ο αριθμός των θυσάνων κυττάρων στα νέα ποντίκια αυξήθηκε καθώς τα παράσιτα αποίκησαν και τα έντερά τους.

Ο αριθμός των κυττάρων τούφα αυξήθηκε επίσης όταν ο Howitt μόλυνε ποντίκια με παρασιτικά σκουλήκια. Ωστόσο, η αύξηση δεν συνέβη σε ποντίκια με ελαττώματα στις βιοχημικές οδούς που στηρίζουν τους υποδοχείς γεύσης τους, συμπεριλαμβανομένων εκείνων στα κύτταρα του θυσάνου.

Τα ευρήματα του Howitt ήταν σημαντικά επειδή έδειχναν έναν πιθανό ρόλο των κυττάρων του θυσάνου στην άμυνα του σώματος - ένας που θα γέμιζε μια εμφανή τρύπα στην κατανόηση των ανοσολόγων. Οι επιστήμονες κατάλαβαν αρκετά για το πώς το ανοσοποιητικό σύστημα ανιχνεύει βακτήρια και ιούς στους ιστούς. Όμως γνώριζαν πολύ λιγότερα για το πώς το σώμα αναγνωρίζει τα επεμβατικά σκουλήκια, τα παρασιτικά πρωτόζωα και τα αλλεργιογόνα, τα οποία προκαλούν τις λεγόμενες ανοσολογικές αποκρίσεις τύπου 2. Η εργασία των Howitt και Garett πρότεινε ότι τα θύσανα θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως φρουροί, χρησιμοποιώντας τους άφθονους χημειοαισθητηριακούς υποδοχείς τους για να μυρίσουν την παρουσία αυτών των εισβολέων. Εάν κάτι φαίνεται λάθος, τα θύσανα θα μπορούσαν να στείλουν σήματα στο ανοσοποιητικό σύστημα και σε άλλους ιστούς για να βοηθήσουν στο συντονισμό μιας απόκρισης.

Την ίδια στιγμή που ο Howitt δούλευε, ο Locksley και ο μεταδιδακτορικός του Jakob von Moltke (ο οποίος τώρα διαχειρίζεται το δικό του εργαστήριο στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον) κατέληξαν σε αυτό το εύρημα από άλλη κατεύθυνση μελετώντας ορισμένα από τα χημικά σήματα (κυτοκίνες) που εμπλέκονται σε αλλεργίες. Ο Locksley είχε ανακαλύψει μια ομάδα κυττάρων που ονομάζονται έμφυτα λεμφοειδή κύτταρα της ομάδας 2 (ILC2s) που εκκρίνουν αυτές τις κυτοκίνες. Τα ILC2, βρήκε, απελευθερώνουν κυτοκίνες μετά τη λήψη ενός σήματος από μια χημική ουσία που ονομάζεται IL-25. Οι Locksley και von Moltke χρησιμοποίησαν μια φθορίζουσα ετικέτα για να επισημάνουν τα εντερικά κύτταρα που παρήγαγαν IL-25. Τα μόνα κύτταρα που ανέδιδαν μια κόκκινη λάμψη στα πειράματά τους ήταν τα θύσανα. Ο Locksley μόλις και μετά βίας είχε ακούσει γι 'αυτούς.

«Ακόμη και τα σχολικά βιβλία [γαστρεντερικής] ιατρικής δεν είχαν ιδέα τι έκαναν αυτά τα κύτταρα», είπε.

Οι εργασίες των Howitt-Garrett και Locksley-von Moltke εμφανίστηκαν σε περίοπτη θέση στο Science και Φύση , αντίστοιχα. Μαζί με μια τρίτη εργασία στο Φύση από τον Philippe Jay του Ινστιτούτου Λειτουργικής Γονιδιωματικής του Εθνικού Κέντρου Επιστημονικής Έρευνας στη Γαλλία και τους συναδέλφους του, αυτές οι μελέτες παρείχαν την πρώτη εξήγηση για το τι κάνουν τα θυσάκια:Αναγνωρίζουν τα παράσιτα μέσω ενός μικρού μορίου που ονομάζεται ηλεκτρικό, ένα τελικό προϊόν μεταβολισμός παρασίτων. Μόλις το ηλεκτρικό συνδεθεί σε ένα θύσανο, ενεργοποιεί την απελευθέρωση της IL-25, η οποία ειδοποιεί το ανοσοποιητικό σύστημα για το πρόβλημα. Ως μέρος του αμυντικού καταρράκτη, η IL-25 βοηθά επίσης στην έναρξη της παραγωγής βλέννας από τα κοντινά κύλικα κύτταρα και ενεργοποιεί τις συσπάσεις των μυών για την απομάκρυνση των παρασίτων από το έντερο.

Για πρώτη φορά, οι βιολόγοι είχαν βρει τουλάχιστον μία εξήγηση για το τι κάνουν τα θυσάκια. Πριν από αυτό, "οι άνθρωποι απλώς τους αγνόησαν ή δεν είχαν καν συνειδητοποιήσει ότι ήταν εκεί", είπε η Μέγκαν Μπάλντριτζ, μοριακή μικροβιολόγος στο Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον στο Σεντ Λούις.

Όσο πρωτοποριακή κι αν ήταν αυτή η τριάδα μελετών, η εργασία επικεντρώθηκε στα εντερικά κύτταρα. Κανείς δεν ήξερε στην αρχή εάν τα θύσανα που εμφανίζονται αλλού σε όλο το σώμα παίζουν τον ίδιο αντιπαρασιτικό ρόλο. Σύντομα άρχισαν να εμφανίζονται απαντήσεις και έγινε σαφές ότι τα κύτταρα του θυσάνου ανταποκρίνονται σε περισσότερα από το ηλεκτρικό και δεν βοηθούν στην απώθηση των εισβολέων του σώματος. Στον θύμο αδένα (ένα μικρό σφαιρικό φυλάκιο του ανοσοποιητικού συστήματος φωλιασμένο πίσω από το στήθος), τα θύσανα βοηθούν να διδάξουν στα ώριμα Τ κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος τη διαφορά μεταξύ των πρωτεϊνών του εαυτού και των μη εαυτών πρωτεϊνών. Η Kathleen DelGiorno, τώρα επιστήμονας στο Ινστιτούτο Βιολογικών Μελετών Salk, βοήθησε να αποδειχθεί ότι τα θύσανα μπορούν να βοηθήσουν στην προστασία από τον καρκίνο του παγκρέατος ανιχνεύοντας κυτταρικό τραυματισμό. Και στις μελέτες του Cohen για τη χρόνια μόλυνση της μύτης και των κόλπων, ανακάλυψε ότι η αναγνώριση βακτηριακών παθογόνων όπως το Pseudomonas aeruginosa από τους υποδοχείς πικρίας στα θυσάκια αναγκάζει τα γειτονικά κύτταρα να αντλούν χημικές ουσίες που σκοτώνουν τα μικρόβια.

Ως βιολόγος πνευμόνων και συνάδελφος του Herbert's στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, ο Andrew Vaughan παρακολούθησε με ενδιαφέρον αυτές τις ανακαλύψεις των θυσάνων. Σε πολλές περιπτώσεις, τα θύσανα φάνηκαν να εμπλέκονται στενά με το μέρος της ανοσολογικής απόκρισης που είναι γνωστό ως φλεγμονή. Ο Βον μελετούσε πώς ο ιστός βαθιά στους πνεύμονες επιδιορθώνεται μετά από φλεγμονή που προκαλείται από τον ιό της γρίπης. Αφού διάβασε μερικά από τα νέα ευρήματα, ο Vaughan άρχισε να αναρωτιέται εάν τα θυσάκια μπορεί να εμπλέκονται στην ανάρρωση των πνευμόνων από τη γρίπη. Αυτός και ο Χέρμπερτ μόλυναν ποντίκια με τον ιό της γρίπης και έψαξαν στους πνεύμονες εκείνων με σοβαρά συμπτώματα για σημεία θύσανων.

«Σίγουρα, ήταν παντού», είπε ο Βον. Αλλά τα θύσανα εμφανίστηκαν μόνο μετά από μόλυνση από γρίπη, γεγονός που έκανε τον Vaughan να πιστέψει ότι αυτός και ο Herbert «βλέπουν βασικά έναν κυτταρικό τύπο όπου [δεν έπρεπε] να είναι». Αν και δεν είναι σίγουρος ακριβώς γιατί αυτός ο πολλαπλασιασμός των κυττάρων του θυσάνου συμβαίνει μετά τη γρίπη, ο Vaughan εικάζει ότι μπορεί να είναι μια πτυχή της προσπάθειας του σώματος να επιδιορθώσει τη βλάβη από τον ιό ως μέρος της ευρύτερης ανοσολογικής απόκρισης τύπου 2.

Οι ερευνητές δεν γνωρίζουν ακόμη τι κάνουν τα θύσανα στους πνεύμονες ή τι αισθάνονται, αλλά ο Herbert πιστεύει ότι η ικανότητά τους να «δοκιμάζουν» συνεχώς το περιβάλλον για διαφορετικές ενώσεις παρέχει μια βασική ευκαιρία για το σώμα να ανταποκριθεί σε έστω και ελάχιστα απειλές.

Το θύσανο, είπε ο Herbert, ανιχνεύει συνεχώς τα μεταβολικά προϊόντα που υπάρχουν σε μικροπεριβάλλοντα μέσα στο σώμα. «Μόλις κάποια από αυτά τα προϊόντα μεταβολισμού ξεπεραστούν… μπαμ! Τα κύτταρα τούφα μπορούν να το αναγνωρίσουν και να απαντήσουν εάν κάτι δεν πάει καλά.»

Οι πρόσφατα ανακαλυφθείσες συνδέσεις μεταξύ των κυττάρων του θυσάνου και του ανοσοποιητικού και νευρικού συστήματος παρέχουν περαιτέρω στοιχεία ότι οι χημειοαισθητηρικοί υποδοχείς είναι εργαλεία πολλαπλών χρήσεων όπως τα μαχαίρια του ελβετικού στρατού, με εξελιγμένες λειτουργίες πέρα ​​από τη γεύση και την όσφρηση. Δεν είναι σαφές ποια λειτουργία εξελίχθηκε πρώτη, ωστόσο, ή αν εξελίχθηκαν όλες μαζί, λέει ο Howitt. Ακριβώς επειδή οι επιστήμονες αντιλήφθηκαν πρώτα τους υποδοχείς «γεύσης» στη γλώσσα, «αυτό δεν σημαίνει ότι αυτή είναι η σειρά με την οποία εξελίχθηκε».

Στην πραγματικότητα, μια προκαταρκτική μελέτη σε αρουραίους υποδηλώνει ότι οι ανοσοποιητικές λειτουργίες των υποδοχέων μπορεί να έχουν εξελιχθεί πρώτα. Δύο ομάδες ανοσοκυττάρων γνωστών ως μονοκύτταρα και μακροφάγα χρησιμοποιούν υποδοχείς πεπτιδίου φορμυλίου στις μεμβράνες τους για να ανιχνεύσουν χημικά σημάδια από παθογόνα και μια ομάδα Ελβετών επιστημόνων έδειξε ότι οι αρουραίοι χρησιμοποιούν αυτούς τους ίδιους υποδοχείς για να ανιχνεύσουν οσμές φερομόνης. Αυτά τα γεγονότα υποδηλώνουν ότι σε κάποιο σημείο της ιστορίας, οι πρόγονοι των αρουραίων κατασκεύασαν υποδοχείς αρωμάτων από τα ανοσολογικά μόρια. Η εξελικτική ιστορία άλλων ομάδων οσφρητικών και γευστικών υποδοχέων δεν έχει ακόμη αποκρυπτογραφηθεί.

Όποια και αν είναι η ιστορία τους, οι επιστήμονες λένε τώρα ότι ένας σημαντικός ρόλος αυτών των υποδοχέων είναι να παρακολουθούν τα μόρια στο σώμα μας, να τα δοκιμάζουν και να τα μυρίζουν για τυχόν σημάδια ότι μπορεί να προέρχονται από παθογόνο. Στη συνέχεια, με τη βοήθεια των θύσανων και άλλων τμημάτων του ανοσοποιητικού συστήματος, το σώμα μπορεί να καταπολεμήσει τους εισβολείς προτού πάρουν θέση. Ωστόσο, ο Vaughan προειδοποίησε ότι η ξαφνική εμφάνιση θύσανων κυττάρων σε ιστούς όπως οι πνεύμονες, όπου δεν υπάρχουν πάντα, μπορεί επίσης να προκαλέσει τις δικές της παθολογίες.

«Μπορεί να μην θέλετε πάντα να έχετε την ικανότητα [αμυντικά] να αντιδράτε υπερβολικά», είπε. Αυτό θα μπορούσε να είναι μέρος του τι πάει στραβά σε καταστάσεις όπως οι αλλεργίες και το άσθμα:Μπορεί να υπάρχουν κίνδυνοι "εάν έχετε πάρα πολλά από αυτά τα κύτταρα και είναι πολύ έτοιμη να ανταποκριθούν στο εξωτερικό περιβάλλον."

Η διόρθωση προστέθηκε στις 18 Νοεμβρίου 2019: Η λεζάντα κάτω από τη φωτογραφία του Χέρμπερτ αρχικά έκανε μια ανεπιβεβαίωτη δήλωση ότι ήταν ο πρώτος που παρατήρησε τα θυσάκια στους μολυσμένους πνεύμονες των ποντικών.

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στις  Wired.com .