I TLR, sentinelle del nostro organismo

I TLR sono presenti in gran numero sulla superficie di molte nostre cellule, in particolare quelle delle mucose e del sistema immunitario. Funzionano come i recettori olfattivi nel nostro naso, attivandosi quando incontrano uno specifico segnale chimico. L'allarme che scatenano avvia una serie di reazioni all'interno delle cellule. Quando le cellule "spazzine" "annusano" un batterio, ad esempio, iniziano un processo chiamato fagocitosi, inglobando e digerendo il batterio, mentre altre cellule immunitarie rilasciano speciali messaggeri che chiamano rinforzi e provocano così l'infiammazione.

I TLR attivati da segnali di pericolo

Esistono diversi gruppi di TLR, ognuno dei quali risponde a "profumi" diversi. "Si tratta di molecole che nel corso dell'evoluzione si sono cristallizzate in importanti segnali di pericolo", spiega il professorGünther Weindl dell'Istituto Farmaceutico dell'Università di Bonn. Tra questi ci sono i lipopolisaccaridi (LPS), che fanno parte integrante della parete cellulare di un batterio.

"Ciò che non sappiamo ancora con certezza in molti casi è quali risposte siano provocate dal rilevamento di un segnale", afferma Weindl, che è anche membro delle Aree di Ricerca Transdisciplinari (TRA) "Vita e Salute" e "Futuri Sostenibili". "Ad esempio, è del tutto possibile che diverse molecole stimolino lo stesso TLR ma inneschino risposte diverse".

Una nuova tecnica per studiare i TLR

I ricercatori di solito tentano di rispondere a questa domanda marcando le molecole con un colore diverso, il che indica, ad esempio, quando il recettore attiva una determinata via di segnalazione in cui queste molecole svolgono un ruolo importante. Tuttavia, questo metodo è molto lento e laborioso e richiede all'osservatore di conoscere molto bene le vie di segnalazione già esistenti.

"Invece, abbiamo provato una tecnica diversa che non richiede alcuna codifica a colori e che è già stata utilizzata con successo per fare luce su come funzionano altri recettori", rivela Weindl. "Abbiamo ora utilizzato questo metodo per la prima volta per studiare i TLR". Il processo si basa sul fatto che le cellule tendono a cambiare forma quando entrano in contatto con una molecola segnale per, ad esempio, prepararsi a "inghiottire" un batterio o trasformarsi in tessuto infetto.

Modificando la lunghezza d'onda per rendere visibile l'attivazione dei TLR

Questo cambiamento di forma può essere visto molto facilmente posizionando le cellule su una piastra trasparente appositamente rivestita e illuminandole dal basso con una sorgente luminosa a banda larga. Alcune regioni (lunghezze d'onda) dello spettro luminoso vengono riflesse dove la luce incontra il rivestimento - quali in particolare dipenderà dai processi e dai cambiamenti in corso all'interno della cellula.

"Siamo stati in grado di dimostrare che questi cambiamenti nelle lunghezze d'onda riflesse si attivano solo pochi minuti dopo l'aggiunta della molecola segnale", afferma la collega di Weindl, la dott.ssa Janine Holze. "Abbiamo anche messo a contatto le cellule con lipopolisaccaridi di E. coli e Salmonella. Sebbene entrambi i componenti della parete cellulare stimolino lo stesso TLR, lo spettro riflesso cambiava in modo diverso dopo l'introduzione dell'LPS di E. coli rispetto all'aggiunta delle loro controparti Salmonella". Ciò suggerisce che lo stesso recettore viene attivato da molecole diverse in modi diversi e quindi innesca risposte specifiche a seconda del segnale.

Un futuro promettente per la ricerca farmacologica

Weindl afferma: "Questo metodo permette quindi una spiegazione molto più sfumata di prima di come funzionano i recettori, oltre a semplificare la ricerca di potenziali farmaci con un profilo d'azione altamente specifico". Possibili usi includono il rafforzamento della risposta immunitaria in modo che le forze di difesa del corpo possano combattere le cellule tumorali in modo più efficace. Con malattie come il diabete, il reumatismo o l'Alzheimer, al contrario, l'obiettivo è indebolire specifici aspetti della risposta immunitaria che potrebbero altrimenti danneggiare i tessuti sani, e il nuovo metodo potrebbe portare i ricercatori un passo avanti verso questo obiettivo.

Lo studio è stato finanziato dalla Fondazione tedesca per la ricerca (DFG). Oltre all'Università di Bonn, anche l'ospedale universitario di Bonn (UKB) è stato coinvolto nello studio.

Questa ricerca rappresenta un importante passo avanti nella comprensione del funzionamento del sistema immunitario. La nuova tecnica sviluppata dai ricercatori dell'Università di Bonn apre nuove prospettive per lo sviluppo di terapie innovative per un'ampia gamma di malattie.