Imunitní odpověď je nutričně velmi náročný proces. Během boje s patogenem je nutné, aby tělo přesměrovalo své energetické zásoby k podpoře imunitního systému. Takovéto přerozdělení živin v organismu je zajištěno utlumením inzulinové signalizace v centrálním metabolickém orgánu, což vede k mobilizaci tuků a sacharidů a zároveň omezení jejich využívání v procesech, které s imunitou nesouvisejí, jako je růst, vývoj nebo reprodukce. Tato adaptace však také znamená, že se živiny dostávají do neimunitních orgánů jen omezeně, a ty se tak musí spolehnout na jiné zdroje energie.
Výzkumná skupina vedená doktorem Adamem Bajgarem z Katedry molekulární biologie a genetiky využila model silné bakteriální infekce u Drosophila melanogaster (octomilky), aby zjistili, zda může ketogeneze (tvorba ketonů) pomoci tělu přežít období, kdy jsou živiny omezené během imunitní reakce.
Zjistili, že při bakteriální infekci se v tukových buňkách a makrofázích (buňkách imunitního systému) produkují ketony, což vede ke zvýšení hladiny β-hydroxybutyrátu v cirkulaci. I když je tento metabolický proces klíčový pro přežití během infekce, není nezbytný pro odstranění samotného patogenu. Cirkulující ketony slouží jako zdroj energie především pro neurony v mozku. V případě, že mozek ketony během infekce nedostane, čehož výzkumníci docílili experimentálním vypnutím genu zodpovědného za metabolizování ketonů v této tkáni, nastává v mozku proces autofagie, kdy, zjednodušeně řečeno, začnou buňky mozku trávit své vlastní organely. Tito jedinci pak vykazují mnohem nižší pohybovou aktivitu než infikované octomilky, které mají ketonů dostatek. Zatímco produkce ketonů tukovými buňkami byla již prokázána při jiných situacích, zjištění, že jsou produkovány také aktivovanými makrofágy, byla pro vědce překvapivá. Význam ketonů produkovaných makrofágy nemusí nutně souviset s nutriční podporou životně důležitých tkání, ale mohou hrát signalizační, protizánětlivou nebo antioxidační roli, jak bylo dříve ukázáno u savců.
Výsledky této práce tedy experimentálně prokazují esenciální roli ketogeneze jako tolerančního mechanismus nezbytného pro přežití bakteriální infekce a zdůrazňují důležitost osy imunitní systém-adipocyty-mozek.
Krejčová, G., Novotná, D., and Bajgar, A. (2025). Ketogenesis nutritionally supports brain during bacterial infection in Drosophila. Brain. Behav. Immun. 125, 280–291. 10.1016/j.bbi.2025.01.008.
Kontakt: Mgr. Adam Bajgar, Ph.D. (bajgaa00 at prf.jcu.cz)
