Arginin, vücudun doğal olarak ürettiği ve ayrıca protein açısından zengin gıdalardan elde ettiği bir amino asittir. Vücutta sayısız işlevi yerine getiren proteinlerin yapımı için gereklidir. Araştırmacılar, alışılmadık derecede düşük arginin seviyelerinin kolon kanseri de dahil olmak üzere çeşitli hastalıklarla ilişkili olduğunu uzun zamandır biliyorlardı, ancak bu eksikliğin vücudun savunmasını tam olarak nasıl etkilediği belirsizliğini koruyordu.

Yeni araştırmalar, arginin seviyelerinin eski haline getirilmesinin bağışıklık sisteminin ciddi tehditlere daha etkili bir şekilde yanıt vermesine yardımcı olabileceğini öne sürüyor. Fareler üzerinde yapılan deneylerde, diyetteki arginin miktarının artırılması kolon kanseri tümörlerinin oluşumunu azalttı ve grip ile SARS-CoV-2 enfeksiyonlarının şiddetini hafifletti. Dikkat çekici bir şekilde, fareler grip geçirdikten sonra arginin verilmesi de sonuçlarını iyileştirdi.

Cell dergisinde yayınlanan bulgular , ucuz ve kolayca temin edilebilen bir takviyenin, kanser tedavilerine ve viral enfeksiyonlarla mücadele stratejilerine faydalı bir katkı sağlayabileceği olasılığını ortaya koyuyor. Bununla birlikte, farelerde gözlemlenen faydaların insanlar için etkili tedavilere dönüşüp dönüşmeyeceğini belirlemek için insanlar üzerinde daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulmaktadır.

Eksik Bir Besin Maddesi Kanserin Bağışıklık Sisteminden Kaçmasına Nasıl Yardımcı Olabilir?

Araştırmaya, Rockefeller Üniversitesi’ndeki Elizabeth ve Vincent Meyer Sistem Kanser Biyolojisi Laboratuvarı’nın direktörü Sohail Tavazoie liderlik etti. Ekibi, argininin kanser gelişimi ve ilerlemesini nasıl etkilediğini yıllardır araştırıyor.

2023 yılında araştırmacılar, kolon kanseri hücrelerini argininden mahrum bırakmanın, daha fazla genetik mutasyon biriktirmelerine neden olduğunu keşfettiler . Bu değişiklikler, kanser hücrelerinin öngörülemeyen davranışlarına katkıda bulunabilir ve argininin yetersizliğinin hastalığı nasıl etkileyebileceği konusunda önemli soruları gündeme getirir.

Son çalışma, potansiyel olarak önemli bir başka sonucu ortaya koyuyor. Arginin azaldığında, hücreler MHC-1 olarak bilinen hayati bir bağışıklık sistemi proteininden yeterince üretmekte zorlanıyor. Bu protein, bir uyarı sistemi görevi görerek bağışıklık hücrelerinin kanserli değişiklikler veya viral enfeksiyonlar gibi potansiyel tehlikeleri belirlemesine yardımcı oluyor.

Yeterli miktarda MHC-1 bulunmadığında, anormal veya enfekte hücrelerin bağışıklık sistemi tarafından tanınması zorlaşabilir.

Sevindirici bir şekilde, araştırmacılar ayrıca, reçetesiz satılan birkaç takviye tabletinde bulunan miktara benzer orta düzeyde arginin takviyesinin, bu önemli proteinin üretimini yeniden sağlamaya yardımcı olabileceğini de buldular.

Laboratuvarda doktora sonrası araştırmacı olan ve çalışmanın baş yazarı Qiushuang Wu, “Çalışmamız, arginin eksikliğinin bağışıklık sistemini nasıl etkilediğini ortaya koyuyor ve arginin alımını artırmanın faydalı olabileceğini öne sürüyor” diyor. “Belki de bu, hem kanseri hem de viral enfeksiyonları tedavi etmek için diğer terapilerle birlikte kullanılabileceği anlamına geliyor.”

Tavazoie, “Arginin takviyesinin immünoterapi alan hastalarda veya viral patojenlere maruz kalan yüksek riskli popülasyonlarda kolaylıkla test edilebileceğini” öne sürüyor. “Argininin ucuz ve kolayca temin edilebilir olduğunu göz önünde bulundurarak, tedavi edici ve önleyici çalışmaların yakında yapılabileceğini umuyoruz.”

Arginin ve Bağışıklık Savunması Arasındaki Şaşırtıcı Bağlantı

Argininin neden bu kadar önemli bir etkiye sahip olduğunu anlamak için araştırmacılar, hücrelerin protein üretmek için amino asitleri nasıl kullandığını incelediler.

Proteinler, DNA’da kodlanmış genetik talimatlara göre amino asitlerden oluşturulur. Bu talimatlar, bilgiyi protein üretiminden sorumlu hücresel mekanizmaya taşıyan haberci RNA’ya kopyalanır.

Talimatlar, kodon adı verilen üç genetik harften oluşan gruplar halinde okunur. Her kodon bir amino asidi belirtir veya protein üretimi sırasında ihtiyaç duyulan başka bir sinyali sağlar. Arginin, altı farklı kodon tarafından belirtilebilmesi bakımından sıra dışıdır; bu da proteinlere dahil edilmesinin birden fazla şekilde kodlanabileceğini yansıtır.

Bilim insanları, amino asit bulunabilirliğindeki değişikliklerin hücresel metabolizma ve sinyalleşmeyi etkileyebileceğini zaten biliyorlardı; bu iki süreç, hücrelerin enerji elde etme ve çevrelerine tepki verme biçimlerini düzenlemeye yardımcı olur. Ancak, belirli amino asitlerin eksikliğinin hücrelerin hangi proteinleri üreteceğini doğrudan etkileyip etkilemediği daha az netti.

Araştırmak için Wu, kolon kanseri, grip ve SARS-CoV-2 dahil olmak üzere çeşitli hastalık modellerinde argininin bulunabilirliğinin etkilerini inceledi. Bu hastalıkların her birinin daha önce çeşitli amino asitlerin anormal seviyeleriyle ilişkili olduğu biliniyor.

Bu araştırma kısmen Rockefeller Üniversitesi’ndeki Stavros Niarchos Vakfı (SNF) Küresel Bulaşıcı Hastalık Araştırma Enstitüsü ve Weill Cancer East Hub tarafından desteklenmiştir.

“Ortaya çıkan en çarpıcı bulgulardan biri, tüm bu hastalıklarda en çok azalan amino asidin argininin olmasıydı,” diyor.

Düşük Arginin Seviyeleri Bağışıklık Sistemini Neden Bozabilir?

Wu, kültürlenmiş hücreler kullanarak yaptığı laboratuvar deneylerinde, arginin eksikliğinin protein üretimini nasıl etkilediğini inceledi. Arginin az olduğunda seviyeleri anormal şekilde düşen 414 protein tespit etti.

Bu proteinlerin birçoğu, halihazırda arginin’e bağlı olduğu bilinen biyolojik işlevlerle ilişkilendirildi. Ancak araştırmacılar, HLA ailesinden üç geni içeren daha beklenmedik bir etkiyi ortaya çıkardılar.

Bu genler, bağışıklık sisteminin tehditleri tanıma yeteneğinin temel bir bileşeni olan MHC-I (ana histokompatibilite kompleksi sınıf I) ile ilişkili proteinlerin üretimi için talimatlar sağlar.

MHC-I proteinleri, vücut genelindeki hücrelerin yüzeylerinde sergilenir. Bir nevi kimlik belirleme ekranı gibi davranarak, hücre içindeki küçük protein parçalarını T hücreleri olarak bilinen bağışıklık hücrelerine sunarlar.

Bu ekranlarda virüs tarafından üretilen proteinler veya kanserle ilişkili anormal proteinler gibi şüpheli maddeler ortaya çıktığında, T hücreleri tehlikeyi tanıyabilir ve bağışıklık tepkisinin koordine edilmesine yardımcı olabilir.

Ancak araştırmacılar, arginin eksikliğinin bu moleküler uyarı sinyallerinin üretimini engellediğini buldu.

Bunun nedeni, genetik talimatları izleyerek proteinleri bir araya getiren minik hücresel makineler olan ribozomlarla ilgiliydi. MHC-I üretiminde yer alan proteinler birçok noktada arginin gerektirdiğinden, araştırmacılar yetersiz arginin tedarikinin bunların bir araya getirilmesini engelleyebileceğinden şüphelendiler.

Daha sonra yapılan deneyler bu şüpheyi doğruladı. Arginin bulunmadığında, ribozomlar MHC-I proteinlerini üretmeye çalışırken duraklıyordu. Gerekli amino asitten yeterince olmadığı için hücreler süreci verimli bir şekilde tamamlayamıyordu.

Sonuç olarak, daha az MHC-I proteini hücre yüzeyine ulaştı ve bu da normalde T hücrelerini kanserle ilişkili veya viral proteinler konusunda uyaran sinyalleri azalttı. Bu durum, tehlikeli hücrelerin bağışıklık sistemi tarafından tespit edilmekten kaçınması için bir fırsat yarattı.

“Bu bulgular heyecan verici çünkü belirli bir amino asidin tüketiminin, o amino asit açısından zengin bir proteinin üretimini artırarak bir organizmadaki gen ifadesini doğrudan düzenleyebileceğini ortaya koyuyor,” diyor Tavazoie. “Diyet manipülasyonu yoluyla gen ifadesinin bu tür seçici translasyonel ayarlanmasının muhtemelen diğer birçok protein ve amino asit için de geçerli olduğuna inanıyoruz.”

Arginin Miktarının Artması Farelerde Kolon Kanseri Tümörlerinin Azalmasına Yol Açtı

Moleküler mekanizmayı belirledikten sonra Wu, bir hayvanın diyetindeki arginin miktarını değiştirmenin hastalık sonuçlarını etkileyip etkilemeyeceğini araştırdı.

Sonuçlar çarpıcıydı.

Arginin oranı düşük diyetlerle beslenen farelerde daha fazla kolon kanseri tümörü gelişti. Buna karşılık, daha yüksek miktarda bu amino asidi tüketen farelerde daha az tümör gelişti.

Bu bulgular, argininin bulunabilirliğinin, kanser hücrelerinin davranış biçimini değiştirmekten ziyade, bağışıklık sistemi üzerindeki etkileri yoluyla kanser gelişimini etkileyebileceğine dair kanıt sağladı.

Sonuçlar ayrıca daha geniş bir soruyu da gündeme getirdi: Eğer arginin bağışıklık hücrelerinin kanseri tanımasına yardımcı oluyorsa, vücut tehlikeli virüslerle karşılaştığında da benzer faydalar sağlayabilir mi?

Arginin ayrıca grip ve COVID-19 virüslerinden kaynaklanan enfeksiyonların sonuçlarını da iyileştirdi.

Bu olasılığı araştırmak için Wu, Charles Rice’ın Viroloji ve Bulaşıcı Hastalıklar Laboratuvarı’nda araştırma görevlisi olan Heinz-Heinrich Hoffman ile işbirliği yaptı.

Birlikte, grip ve COVID-19’a neden olan SARS-CoV-2 virüsünün fare modellerinde diyet argininin etkilerini incelediler.

Bulgular, kolon kanseri deneylerinde görülen genel örüntüyü takip etti. Daha fazla arginin tüketen farelerde viral enfeksiyonlardan kaynaklanan semptomlar daha az şiddetliydi; bu da amino asidin yeterli seviyelerinin vücudun bağışıklık savunmasını desteklemeye yardımcı olduğunu düşündürmektedir.

Araştırmacılar daha da şaşırtıcı bir keşif yaptılar.

Argininin yalnızca enfeksiyondan önce tüketildiğinde faydalı olmadığı görüldü. Farelere grip virüsü bulaştıktan sonra ek arginin verilmesi de sonuçlarını iyileştirdi.

Wu, “Arjinin açısından zengin bir diyetle beslenen farelerin viral enfeksiyonlardan kaynaklanan semptomlarının daha hafif geçmesinin yanı sıra, grip enfeksiyonundan sonra farelere arjinin verilmesinin de sonuçlarını iyileştirdiğini” belirtiyor. “Bu çok şaşırtıcıydı. Genetik modellerimizden, arjinin seviyelerinin manipüle edilmesinin gen ifadesi üzerinde güçlü bir etkisi olduğunu biliyorduk, ancak diyet manipülasyonunun da aynı derecede etkili olmasını beklemiyorduk.”

Bu gözlem, besin maddelerinin bulunabilirliğindeki değişikliklerin, viral enfeksiyon yerleştikten sonra bile bağışıklık sisteminin nasıl tepki vereceğini etkileyebileceğini düşündürmektedir.

Basit bir takviye, kanser ve virüs tedavilerini iyileştirebilir mi?

Bu keşif, bazı insanların neden kansere ve ciddi viral enfeksiyonlara karşı daha savunmasız hale geldiğini anlamak açısından potansiyel olarak önemli sonuçlar doğurabilir.

Arginin seviyeleri yaşla birlikte doğal olarak azalır ve yetersiz beslenme hücreler için mevcut miktarı daha da düşürebilir. Araştırmacılar, bu değişikliklerin bazı hastalıklarda ve yaşlı yetişkinlerde görülen bağışıklık savunmasının zayıflamasına katkıda bulunabileceğini düşünüyor.

“Qiushuang’ın bulguları, yetersiz beslenme ve yaşlanmanın (bu süreçte arginin seviyeleri doğal olarak azalır) kolon kanserinin başlaması için mükemmel bir ortam yaratabileceğini aydınlatıyor. Benzer şekilde, yaşa bağlı arginin kaybı, solunum yolu virüslerinin neden olduğu daha yüksek ölüm oranına kısmen katkıda bulunabilir,” diyor Tavazoie. “Ayrıca, diğer amino asitlerde diyet değişiklikleri yapmanın çeşitli hastalık bağlamlarında faydalı etkileri olup olmadığını da araştırıyoruz. Şüphesiz ki daha birçok keşif gelecek.”

Argininin mevcut kanser immünoterapileriyle birlikte kullanılması olasılığı özellikle ilgi çekicidir. Bu tedaviler, bağışıklık sisteminin kanser hücrelerini tanımasına ve saldırmasına yardımcı olarak çalışır. Düşük arginin seviyeleri, bu tanıma için gerekli moleküler sinyallere müdahale ediyorsa, bu besin maddesinin geri kazandırılması bazı tedavilerin daha etkili çalışmasına yardımcı olabilir.

Araştırmacılar ayrıca, solunum yolu viral enfeksiyonlarına yakalanma riski yüksek olan kişilerde arginin takviyesinin araştırılması potansiyelini de görüyorlar.

Şimdilik bu olasılıklar deneysel aşamada kalmaktadır. Bulgular, arginin takviyesi almanın insanlarda kanseri, gribi veya COVID-19’u önlediğini veya tedavi ettiğini kanıtlamamaktadır.

Bununla birlikte, araştırma beslenme ve bağışıklık arasında önemli bir bağlantıyı ortaya koymaktadır. Sadece proteinlerin yapımı için gerekli ham maddeleri sağlamak yerine, belirli amino asitler vücudun bağışıklık savunmasının tehlikeli tehditleri ne kadar etkili bir şekilde tanımlayıp bunlara yanıt vereceğini belirlemeye yardımcı olabilir.

Arginin ucuz ve yaygın olarak bulunabildiği için, bu keşif, kansere ve bulaşıcı hastalıklara karşı bağışıklık sistemini güçlendirmeyi amaçlayan gelecekteki çalışmalar için pratik bir başlangıç ​​noktası sağlayabilir.