یراساس کتابهای تکست زیستشناسی، ماکروفاژ باکتری را در بر میگیرد،آن را داخل یک وزیکول پر ازمحتویات سمی به نام فاگوزوم وارد میکند، سپس مواد باقیمانده را برای تخریب به لیزوزوم میفرستد.اما به نظر میرسد که مکانیسمهای از بین بردن میکروبهای مهاجم با کشف اینکه میتوتکندریها -نواحی اصلی تولید انرژی- نیز نقش موثری ایفا میکنند، پیچیدهتر از آنی است که فکر میکردیم.
در سال ۲۰۱۱ شواهدی برای این نقش از میتوکندریها دیدهشد، زمانی که محققان تولید گونههای واکنشپذیر اکسیژن(ROS) را در میتوکندری ماکروفاژ موشها محدود کردند_مولکولهای بسیار مخربی که فرآوردههای فرعی متابولیسم هستند_ مشاهده کردند که سلولهای ایمنی در از بین بردن باکتریها،ضعیفتر عمل میکنند.
۴ سال بعد، Mary O’ Riordan ایمونولوژیست دانشگاه میشیگان قطعهای دیگر از این پازل را در هنگام مواجه ساختن ماکروفاژهای موشها به باکتری Staphylococcus aureus پیدا کرد. به نظر میرسید که مسیر استرسی مشخصی در شبکه اندوپلاسمی سلولها فعال شدهاست، که در نهایت تولید ROS را بالا میبرد.
O’ Riordan و همکارانش برای اینکه منشا ROS تولیدی را پیدا کنند، ماکروفاژهای موشها ار استخراج کردند و با استفاده از CRISPR-Cas9 ژن کدکننده IRE1α را بریدند. IRE1α یک پروتئین حساس به استرس در شبکه اندوپلاسمیک میباشد.وقتی محققان این سلولها را در مجاورت Staphylococcus aureus قرار دادند، کاهش قابل توجهی در تولید ROS را مشاهده کردند و عملکرد آنها نیز در کشتن میکروبها نسبت به ماکروفاژهای دستنخورده ضعیفتر شدهبود.
تیم سپس از پروبهای فلوروسنتی برای یافتن مسیر حرکت مولکولهای ROS هیدروژن پراکسید در ماکروفاژهای نرمال استفاده کردند.مشاهده کردند که این ترکیبات از میتوکندری به سمت فاگوزوم حرکت کردند.آزمایشهای دیگر نشان داد که این انتقال از طریق وزیکولها رخ میدهد، به طوری که از میتوکندریها جوانه زده و به فاگوزوم منتقل میشوند.نقص ماکروفاژها در ژن Parkin(ژنی که مسئول تولید وزیکولها با منشا میتوکندری است)، آنها را از کشتن S.aureus و دو مورد از میکروبهای دیگر ناتوان میسازد.
O’Riordan توضیح میدهد:
آنچه که فکر میکنم اتفاق میافتد این است که باکتری ابتدا محصور میشود، سیگنالی برای فعال کردن استرس شبکه اندوپلاسمیک فرستاده میشود که این مورد هم ROS های مییتوکندریایی را فعال میکند. در آخر این بستهها سریعا به فاگوزوم فرستاده میشوند. دانشمندان اوایل میتوکندری را صرفا به عنوان نیروگاههای انرژی سلول میدیدند، اما در حقیقت سلولها تکامل مییابند تا از راههای دیگری نیز از اندامکها استفاده کنند.مانند ایجاد پراکسیزومها در راهاندازی مسیر مرگ سلولی برنامهریزی شده.
Greg Farin،زیستشناس سلولی دانشگاه تورنتو که دخالتی در مطالعه نداشته، میگوید نتایج این تحقیقات بعد جدیدی به پیچیدگی مکانیسمهای دفاعی ضدمیکروبی ماکروفاژها افزودهاست.او میافزاید که فاگوزومها برای کشتن باکتریها سموم و سیستم تولیدکنندهROS خودشان را دارند. بنابراین مکانیسم تازهکشفشده میتواند گونههای مقاومتر را نیز از بین ببرد.استفاده متفاوت از ROS میتوکندری برای از بین بردن پاتوژنها، مکانیسمی زیبا و ظریف میباشد.
او در ادامه میافزاید:
این مورد تقریبا به نوعی استفاده بهینه از یک محصول فرعی میباشد و ابزاری دیگر را به تسلیحات ماکروفاژ برای مقابله با باکتریهای مهاجم میافزاید.