Meskipun infeksi dapat menyebabkan sejumlah gejala, salah satu gejala umumnya adalah hilangnya lemak dan otot, suatu proses yang dikenal sebagai pemborosan. Peneliti Salk ingin tahu apakah pemborosan dapat membantu mereka melawan penyakit. Para peneliti di laboratorium Profesor Janelle Ayres menemukan respons yang sia-sia terhadap infeksi T brucei pada tikus terjadi dalam dua fase, masing-masing diatur oleh sel kekebalan yang berbeda.
Meskipun kehilangan lemak tidak bermanfaat untuk memerangi infeksi, kehilangan otot memang bermanfaat — petunjuk yang mengejutkan bahwa beberapa pemborosan dapat membantu mengatasi penyakit. Temuan yang dipublikasikan di Cell Reports pada 24 Juli 2023, dapat menginformasikan pengembangan terapi yang lebih efektif yang menyelamatkan orang dari pemborosan dan meningkatkan pemahaman kita tentang bagaimana pemborosan memengaruhi kelangsungan hidup dan morbiditas di seluruh infeksi, kanker, penyakit kronis, dan banyak lagi.
“Kami sering membuat asumsi bahwa kondisi seperti wasting itu buruk, karena sering kali bertepatan dengan tingkat kematian yang lebih tinggi,” kata penulis senior Ayres, Ketua Legacy Institut Salk dan kepala Laboratorium Fisiologi Molekuler dan Sistem.
“Tapi kalau malah kita tanya, apa gunanya pemborosan? Kami dapat menemukan jawaban yang mengejutkan dan berwawasan yang dapat membantu kami memahami respons manusia terhadap infeksi dan bagaimana kami dapat mengoptimalkan respons tersebut.”
Mempertahankan tubuh dari penyerang membutuhkan banyak energi. Studi sebelumnya menunjukkan bahwa konsumsi energi yang berhubungan dengan kekebalan ini memiliki konsekuensi pemborosan yang tidak menguntungkan. Tapi Ayres dan tim penasaran untuk mengetahui apakah pemborosan bisa bermanfaat dan bukan hanya efek samping.
Sel kekebalan khusus yang disebut sel T lambat merespons infeksi, tetapi ketika mereka merespons, mereka beradaptasi untuk melawan infeksi tertentu. Ayres tertarik untuk mengetahui apakah sel T inilah yang menyebabkan pemborosan. Jika sel T bertanggung jawab atas kondisi tersebut, itu menunjukkan bahwa pemborosan bukan hanya efek samping yang tidak produktif dari sel kekebalan yang haus energi.
Sel-sel yang menarik disebut sel T CD4+ dan CD8+. Sel T CD4+ memimpin perang melawan infeksi dan dapat meningkatkan aktivitas sel T CD8+, yang dapat membunuh penyerang dan sel kanker. Kedua jenis sel T sering bekerja sama, sehingga para peneliti berhipotesis peran mereka dalam pemborosan mungkin juga merupakan upaya kooperatif.
Untuk mengetahui hubungan antara sel T CD4+ dan CD8+ dan pemborosan, para peneliti beralih ke parasit T brucei. Karena T brucei hidup dalam lemak dan dapat memblokir respons imun adaptif—termasuk sel T—itu adalah model infeksi yang sempurna untuk pertanyaan mereka tentang pembuangan lemak dan bagaimana sel T memediasi proses itu.
Tim menyelidiki 1) peran sel T CD4+ dan CD8+ selama infeksi T brucei dan 2) bagaimana menghilangkan sel T CD4+ dan CD8+ mengubah umur panjang, angka kematian, gejala parasit, dan jumlah parasit yang ada pada tikus yang terinfeksi.
Para peneliti menemukan bahwa sel T CD4+ bertindak lebih dulu dan memulai proses pembuangan lemak. Setelah itu, tetapi sepenuhnya terlepas dari pemborosan lemak, sel T CD8+ memulai proses pengecilan otot. Pemborosan lemak yang diinduksi sel T CD4+ tidak berdampak pada kemampuan tikus untuk melawan T brucei atau untuk bertahan hidup dari infeksi. Pengecilan otot yang diinduksi sel T CD8+, bagaimanapun, bertentangan dengan asumsi tradisional tentang pemborosan, membantu tikus melawan T brucei dan bertahan dari infeksi.
“Penemuan kami sangat mengejutkan sehingga ada kalanya saya bertanya-tanya apakah kami melakukan kesalahan,” kata penulis pertama Samuel Redford, seorang peneliti tamu dan mantan mahasiswa pascasarjana di lab Ayres.
“Kami mendapatkan hasil yang mengejutkan bahwa tikus dengan sistem kekebalan yang berfungsi penuh dan tikus tanpa sel T CD4+ hidup dalam jumlah waktu yang sama—artinya, sel T CD4+ dan pemborosan lemak yang disebabkannya benar-benar dapat dibuang untuk melawan parasit. Dan di luar itu, kami menemukan bahwa subtipe sel T yang biasanya kooperatif bekerja secara independen satu sama lain.”
Temuan ini mengilustrasikan peran penting sel imun dalam pengecilan lemak dan otot dan kebutuhan untuk memahami fungsi respons tersebut untuk menginformasikan intervensi terapeutik.
“Kita dapat belajar banyak tentang sistem kekebalan kita dengan melihat lingkungan dan infeksi yang telah kita kembangkan bersama,” kata Ayres. “Sementara T brucei adalah kasus yang menarik dan penting, yang menarik adalah mengekstrapolasi temuan kami untuk memahami, mengobati, dan mengatasi penyakit apa pun yang melibatkan pemborosan yang dimediasi kekebalan — parasit, tumor, penyakit kronis, dan banyak lagi.”
Kedepannya, tim akan meneliti mekanisme sel T pada mamalia lain dan akhirnya manusia. Mereka juga ingin mengeksplorasi lebih detail mengapa pengecilan otot terjadi dan mengapa sel T CD4+ dan CD8+ memainkan peran yang berbeda ini.
