Can Metabolites Produced in Skeletal Muscle During Exercise Alter the Effector Phenotype of CD8+ T cells?
(2020) MOBN03 20191Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- During the last century, an increasingly sedentary lifestyle has emerged in modern societies. A lack of exercise is detrimental to global health and physical inactivity is now according to the World Health Organization the fourth leading risk factor for premature mortality. Physical inactivity is associated with increased risk of developing chronic diseases such as diabetes, cardiovascular disease, and cancer. The immune system plays an important role in the protection against cancer. Acute exercise causes increased frequency of several immune cell populations and mobilization of cytotoxic immune cells, such as CD8+ T with anti-tumour function. The aim of this study is to identify the metabolic changes that occur during exercise and... (More)
- During the last century, an increasingly sedentary lifestyle has emerged in modern societies. A lack of exercise is detrimental to global health and physical inactivity is now according to the World Health Organization the fourth leading risk factor for premature mortality. Physical inactivity is associated with increased risk of developing chronic diseases such as diabetes, cardiovascular disease, and cancer. The immune system plays an important role in the protection against cancer. Acute exercise causes increased frequency of several immune cell populations and mobilization of cytotoxic immune cells, such as CD8+ T with anti-tumour function. The aim of this study is to identify the metabolic changes that occur during exercise and understand how the effector function of CD8+ T cells are influenced by them.
To investigate this, we did mass spectrometry analysis of tissues and plasma to identify exercise-induced metabolites. Comparing exercise and non-exercise samples revealed several intermediates of the tricarboxylic acid (TCA) cycle in skeletal muscle and plasma to be significantly induced during exercise. We then used these metabolites to treat activated murine CD8+ T cells to study changes to their cell function using flow cytometry.
These results show the effect of several exercise-induced metabolites on the proliferation and phenotype of murine CD8+ T cells in vitro, which may be used to promote physical activity and improve strategies for adoptive cell therapy. (Less) - Popular Abstract (Swedish)
- Kan fysisk träning förbättra T-cellers anti-tumörfunktion?
Att träning har mängder av positiva påverkan på människans fysiska och psykiska hälsa råder inget tvivel om inom den medicinska världen. Detta har man länge kunnat påvisa genom studier på både djur, exempelvis möss, och människor som utsatts för träning. Och träning är just medicin – medicin som också påvisats ha en effekt mot den mest allvarliga sjukdomsgrupp, nämligen cancer.
Pre-kliniska och epidemiologiska studier på möss och människor som tränat på löparband har kunnat visa att tumörtillväxten minskat, risken att utveckla cancer minskar samt prognosen för cancerpatienter som tränar är bättre än för de som inte tränar.
Vad är då de molekylära mekanismer som ligger... (More) - Kan fysisk träning förbättra T-cellers anti-tumörfunktion?
Att träning har mängder av positiva påverkan på människans fysiska och psykiska hälsa råder inget tvivel om inom den medicinska världen. Detta har man länge kunnat påvisa genom studier på både djur, exempelvis möss, och människor som utsatts för träning. Och träning är just medicin – medicin som också påvisats ha en effekt mot den mest allvarliga sjukdomsgrupp, nämligen cancer.
Pre-kliniska och epidemiologiska studier på möss och människor som tränat på löparband har kunnat visa att tumörtillväxten minskat, risken att utveckla cancer minskar samt prognosen för cancerpatienter som tränar är bättre än för de som inte tränar.
Vad är då de molekylära mekanismer som ligger bakom sambandet mellan träning och minskning av tumörtillväxt? Vad är det som händer i kroppen och med cellerna under träning? En viktig effekt av träning i kroppen är mobiliseringen av immunceller.
Ett sätt som immunförsvaret attackerar och dödar cancerceller är genom att mobilisera en särskild population av immunceller, som kallas CD8+ T celler.
CD8+ T celler tillhör den mer specifika armen av immunsystemet, och behöver först bli aktiverade av en antigenpresenterande cell innan de kan förstöra sina målceller. Sättet som dessa celler dödar tumörceller är genom utsöndring av särskilda proteiner som perforin och granzymer. Under intensiv träning ökar frekvensen av dessa celler och andra immunceller i cirkulation. För att CD8+ T celler ska kunna bli aktiverade, producera protein och öka i antal ökar cellens energibehov vilket leder till att cellernas metabolism måste ställas om. Det är därför aktiviteten och funktionen hos CD8+ T celler är direkt kopplad till sin metabolism och tillgänglighet av näring. Det är på så sätt som träning möjligen påverkar immuncellerna, eftersom en ökning av lösliga ämnen och proteiner är något som förändras under just fysisk träning.
I den här studien har vi studerat hur träning påverkar CD8+ T-cellers funktion och förmåga att förstöra tumörceller hos möss. Genom masspektrometri kunde vi identifiera de biokemiska molekyler som genererats under ett intensivt träningspass. Med metoden hittade vi flera viktiga metaboliter som tillhör citronsyrkacykeln, vilket är en viktig energiproducerande process i celler. För att se om dessa identifierade metaboliter som genererats under träning påverkade CD8+ T cellers aktivitet behandlade vi med de i kultur i olika koncentrationer. Därefter undersökte vi med hjälp av flödescytometri deras påverkan på cellernas aktivering och funktion, genom exempelvis uttrycket av granzymer, och vi fann flera intressanta trender.
Sammanfattningsvis kan data från denna studie användas för att uppmuntra träning och möjligen användas för att förbättra strategier för användning av CD8+ T celler i immunterapi som behandling mot cancer.
Masterexamensprojekt i Molekylär Biologi, med inriktning Medicinsk Biologi, 60 hp
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Helene Rundqvist
Bihandledare: Laura Barbieri (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9028763
- author
- Wullimann, David
- supervisor
- organization
- course
- MOBN03 20191
- year
- 2020
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9028763
- date added to LUP
- 2020-09-09 15:26:33
- date last changed
- 2020-09-09 15:26:33
@misc{9028763,
abstract = {{During the last century, an increasingly sedentary lifestyle has emerged in modern societies. A lack of exercise is detrimental to global health and physical inactivity is now according to the World Health Organization the fourth leading risk factor for premature mortality. Physical inactivity is associated with increased risk of developing chronic diseases such as diabetes, cardiovascular disease, and cancer. The immune system plays an important role in the protection against cancer. Acute exercise causes increased frequency of several immune cell populations and mobilization of cytotoxic immune cells, such as CD8+ T with anti-tumour function. The aim of this study is to identify the metabolic changes that occur during exercise and understand how the effector function of CD8+ T cells are influenced by them.
To investigate this, we did mass spectrometry analysis of tissues and plasma to identify exercise-induced metabolites. Comparing exercise and non-exercise samples revealed several intermediates of the tricarboxylic acid (TCA) cycle in skeletal muscle and plasma to be significantly induced during exercise. We then used these metabolites to treat activated murine CD8+ T cells to study changes to their cell function using flow cytometry.
These results show the effect of several exercise-induced metabolites on the proliferation and phenotype of murine CD8+ T cells in vitro, which may be used to promote physical activity and improve strategies for adoptive cell therapy.}},
author = {{Wullimann, David}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Can Metabolites Produced in Skeletal Muscle During Exercise Alter the Effector Phenotype of CD8+ T cells?}},
year = {{2020}},
}