El inmunometabolismo es una rama de la biología que estudia la interacción entre el metabolismo y la inmunología en todos los organismos . En particular, el inmunometabolismo es el estudio de los fundamentos moleculares y bioquímicos para i) la regulación metabólica de la función inmunitaria y ii) la regulación del metabolismo por moléculas y células del sistema inmunitario. [1] La categorización adicional incluye i) inmunometabolismo sistémico e ii) inmunometabolismo celular. [2]
El inmunometabolismo aparece por primera vez en la literatura académica en 2011, donde se define como "un campo de investigación emergente en la interfaz entre las disciplinas históricamente distintas de la inmunología y el metabolismo". [3] Un artículo posterior define el inmunometabolismo como una descripción de "los cambios que ocurren en las vías metabólicas intracelulares en las células inmunitarias durante la activación". [4] En términos generales, la investigación inmunometabólica registra el funcionamiento fisiológico del sistema inmunológico en el contexto de diferentes condiciones metabólicas en la salud y la enfermedad. Estos estudios pueden cubrir aspectos moleculares y celulares de la función del sistema inmunitario in vitro , in situ e in vivo .bajo diferentes condiciones metabólicas. Por ejemplo, las células altamente proliferativas, como las células cancerosas y las células T activadoras, se someten a una reprogramación metabólica, lo que aumenta la captación de glucosa para cambiar hacia la glucólisis aeróbica durante la normoxia. Si bien la glucólisis aeróbica es una vía ineficiente para la producción de ATP en células inactivas, este llamado "efecto Warburg" respalda las necesidades bioenergéticas y biosintéticas de las células que proliferan rápidamente. [5]
Hay muchas moléculas de señalización indispensables conectadas a los procesos metabólicos, que juegan un papel importante tanto en la homeostasis del sistema inmunitario como en la respuesta inmunitaria. De estos, los más significativos son el objetivo de rapamicina en mamíferos ( mTOR ), la quinasa hepática B1 ( LBK1 ), la proteína quinasa activada por 5' AMP ( AMPK ), la fosfoinositida 3 quinasa ( PI3K ) y la proteína quinasa B ( akt ). Todas las moléculas antes mencionadas juntas controlan las rutas metabólicas más importantes en las células como la glucólisis , el ciclo de Krebs o la fosforilación oxidativa .. Para comprender completamente cómo todas estas moléculas y vías afectan a las células inmunitarias, primero es necesario examinar la delicada interacción de estas moléculas. [6] [4]
mTOR es una proteína quinasa de serina/treonina, que se encuentra en 2 complejos en las células: complejo mTOR 1 y 2 ( mTORC1 y mTORC2 ). mTORC1 se activa a través del receptor de células T ( TCR ) y el compromiso del grupo de moléculas coestimuladoras de diferenciación 28 ( CD28 ). Sin embargo, también puede ser activado por factores de crecimiento como IL-7 o IL-2 y por metabolitos como glucosa o aminoácidos ( leucina , arginina o glutamina ). [7] [6]Por el contrario, existen más lagunas en cuanto a cómo funciona la vía mTORC2, pero su activación también se logra a través de factores de crecimiento, como lo ejemplifica la IL-2. [6]
Cuando se activa, mTORC1 regula negativamente la autofagia (a través de la inhibición del complejo ULK ) y cambia la célula hacia la glucólisis aeróbica, la glutaminólisis (a través de la activación de c-Myc ) y promueve la síntesis de lípidos y la remodelación mitocondrial. [7] [6] mTORC2 también mejora la glucólisis, pero a diferencia de mTORC1, activa akt, que a su vez promueve el depósito en la membrana del transportador de glucosa 1 ( GLUT1 ). También promueve, a través de otras quinasas, la proliferación y supervivencia celular. [6]
PI3K media la fosforilación de fosfatidilinositol-(4,5)-bisfosfato ( PIP2 ) en fosfatidilinositol-(3,4,5)-trifosfato ( PIP3 ). PIP3 sirve como andamio para otras proteínas, que contienen un dominio de homología pleckstrin ( PH ). Puede activarse, al igual que mTOR, a través de TCR, CD28 y, a diferencia de mTOR, a través de otra molécula coestimuladora: Inducible T-cell COStimulator ( ICOS ). [6]