Ny studie avslöjar hur lungans immunceller utvecklas efter födseln
Från och med vårt första andetag exponeras våra lungor för mikroorganismer, exempelvis bakterier och virus. Tack vare immunceller i lungorna, så kallade makrofager, skyddas vi från många infektioner redan tidigt i livet. I en studie som publiceras i Journal of Experimental Medicine visar forskare vid Karolinska Institutet hur lungmakrofager utvecklas – nya rön som kan bidra till att begränsa organskador och som är betydande i den fortsatta utvecklingen av viktiga behandlingar av lungsjukdomar.
Lungmakrofager börjar utvecklas hos människor direkt efter födseln när lungorna blåses upp av inandningsluften. Trots lungmakrofagernas viktiga betydelse i immunsystemet har det tidigare varit okänt hur de utvecklas hos människor efter födseln, eftersom in vivo-studier hos människor är svåra att genomföra.
Med hjälp av en modell har forskare vid Karolinska Institutet nu kunnat studera utvecklingen av mänskliga makrofager direkt i en levande lunga. I studien upptäckte forskarna att lungmakrofager utvecklas på två olika sätt.
– I den första typen av utveckling härstammar lungmakrofagerna från prekursorceller som finns redan i fostrets lever. Efter födseln förflyttar sig dessa prekursorceller från levern till lungorna via blodomloppet. I lungorna exponeras de sedan för olika tillväxtfaktorer, vilket utvecklar dem till mogna lungmakrofager. Den andra typen av utveckling av lungmakrofager sker senare i livet. Då utvecklas de från vuxna prekursorceller, så kallade monocyter, som finns i blodet, säger Tim Willinger, docent vid institutionen för medicin, Huddinge, Karolinska Institutet, som har lett studien.
Liknande genuttryck men olika funktioner
Forskarna undersökte även om lungmakrofagernas ursprung påverkar dess funktion. Här kunde de se att lungmakrofagerna, oavsett ursprung, hade liknande genuttryck men olika funktioner.
– Vi upptäckte att fosterprekursorceller delar sig fortare än de vuxna prekursorcellerna. Fosterprekursorcellerna befolkar därmed lungorna snabbare, vilket är viktigt tidigt i livet för att snabbt ta bort mikroorganismer och andra inandade partiklar, säger studiens försteförfattare Elza Evren, doktorand i Tim Willingers forskargrupp.
De lungmakrofager som härrör från de vuxna prekursorcellerna visade sig däremot aktiveras starkt av interferon, ett protein som har i uppgift att försvara kroppen mot virusinfektioner. Det är därför mycket sannolikt att just denna typ av lungmakrofager har en viktig funktion i immunförsvaret för att bekämpa virus.
Forskarna kunde även se att dessa lungmakrofager liknar pro-inflammatoriska makrofager som kan överaktiveras. En sådan överaktivering kan leda till allvarliga lungskador i sjukdomar såsom covid-19.
Begränsa lungskador och bidra till nya behandlingar
De nya rönen bidrar till en bättre förståelse för lungmakrofagernas ursprung och funktion. Den fosterprekursorcell som forskarna har identifierat är ett potentiellt mål för att regenerera vävnadsskyddande makrofager, begränsa organskador och främja vävnadsreparation i en skadad lunga. Dessa fynd kan också stödja utvecklingen av nya behandlingar för olika lungsjukdomar.
Forskningen finansierades av Vetenskapsrådet, SciLifeLab, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Karolinska Institutet, Centrum för innovativ medicin (CIMED), Region Stockholm, Hjärt-Lungfonden, Petrus och Augusta Hedlunds Stiftelse, och Kungl. Vetenskapsakademien. En av studieförfattarna från Yale University har rapporterat intressekonflikter, vilka finns beskrivna i den vetenskapliga artikeln.
Publikation
”CD116+ fetal precursors migrate to the perinatal lung and give rise to human alveolar macrophages”, Elza Evren, Emma Ringqvist, Jean-Marc Doisne, Anna Thaller, Natalie Sleiers, Richard A. Flavell, James P. Di Santo, Tim Willinger. Journal of Experimental Medicine, 12 januari 2022, doi: 10.1084/jem.20210987.