A betegség elleni háború: A régi kísértetek áttekintése
Annak ellenére, hogy az orvostudomány töretlen felfedező folyama van, számos kiemelkedő betegség továbbra is rókakutató. Ma a tudósok friss nyomokat keresnek a jól kitaposott utakon.
Miközben a tudósok elmélyülnek a nehezen kezelhető állapotok, például a cukorbetegség és az Alzheimer-kór alatt rejlő mechanizmusokban, a tudomány szélén válogatnak, laza szálak után nyúlnak, és az ujjaikat gyengén megvilágított zugokba bökik.
De mivel a friss szögből érkező válaszok nem mindig érkeznek, érdemes néha megduplázni, kinyitni a régi ajtókat, és újra megnézni az ismerős arcokat.
Nemrégiben például egy új szervet fedeztek fel, amely jól láthatóan rejtőzött. Az interstitiumot - folyadékkal töltött zsákok rendszerét - ma a test egyik legnagyobb szervének tekintik.
Korábban úgy gondolták, hogy az interstitium meglehetősen jelentéktelen; alig több, mint anatómiai ragasztópapír, amely támogatja a megfelelő szerveket, amelyek megfelelő munkát végeznek. De amikor az élvonalbeli képalkotó technikák nulláztak, világossá vált a mérete és fontossága.
Most a tudósok azt kérdezik, mit taníthat nekünk az ödéma, a fibrózis és a rák zavaró terjedési képességéről.
A kutatás során mindenki tudja, hogy egyetlen követ sem szabad elforgatni. Az interstitium emlékeztet azonban arra, hogy többször és rendszeres időközönként meg kell fordítani őket.
Ebben a cikkben a sejtbiológia néhány ismert aspektusát ismertetjük, amelyek áttekintése folyamatban van, és ismeretlen módszereket kínál a betegségek megértésére.
Mikrotubulusok: Több, mint állványok
Az egyes sejtek citoplazmájában keresztülhaladva a citoszkeleton nevű fehérjék bonyolult hálózata, ezt a kifejezést Nyikolaj Konstantinovich Koltsov hozta létre először 1903-ban. A citoszkeleton egyik elsődleges alkotóeleme a hosszú, tubuláris fehérje, mikrotubulus.
A mikrotubulusok segítenek megtartani a sejtek merevségét, de kulcsfontosságú szerepet játszanak a sejtosztódásban és a vegyületek citoplazma körüli transzportjában is.
A mikrotubulus diszfunkció neurodegeneratív állapotokkal, köztük a kettővel: Parkinson- és Alzheimer-kórral van összefüggésben.
A neurofibrilláris gubancok, amelyek a tau nevű fehérje rendellenesen sodrott szálai, az Alzheimer-kór egyik jellemzője. Általában a foszfátmolekulákkal együtt a tau segít a mikrotubulusok biztosításában. Az Alzheimer-kór idegsejtjeiben azonban a tau-fehérjék a normális szinthez képest akár négyszer annyi foszfátot hordoznak.
A hiperfoszforilezés csökkenti a mikrotubulusok stabilitását és előállítási sebességét, és a mikrotubulusok szétszerelését is okozhatja.
Hogy a mikrotubulusok termelésének ez a változása pontosan hogyan vezet a neurodegenerációhoz, még nem teljesen tisztázott, de a kutatókat érdekli, hogy vajon egy napon ezekbe a folyamatokba való beavatkozás segíthet-e az Alzheimer-kór kezelésében vagy megelőzésében.
A mikrotubulusokkal kapcsolatos kérdéseket nem kizárólag neurológiai állapotokra korlátozzák. Az 1990-es évek óta a tudósok arról vitatkoznak, hogy vajon ezek lehetnek-e a szívrohamhoz vezető sejtváltozások gyökerében.
A kérdés legutóbbi vizsgálata arra a következtetésre jutott, hogy a szívsejtek mikrotubulus-hálózatának kémiai változásai merevebbé és kevésbé képesek összehúzódni, ahogy kellene.
A szerzők úgy vélik, hogy a mikrotubulusokat megcélzó gyógyszerek megtervezése végül életképes módszer lehet a „szívműködés javítására”.
Az erőműön túl
Ha csak egy dolgot tanult a biológia órán, akkor valószínű volt, hogy „a mitokondrium a sejt erőműve”. Először az 1800-as években pillantottak meg, a mai tudósok azt kérdezik, hogy a mitokondriumok sokféle betegséggel járhatnak-e.
A mitokondriumok Parkinson-kórban betöltött szerepére a legnagyobb figyelmet fordították.
Valójában az évek során számos mitokondriális kudarcot vontak be a Parkinson-kór kialakulásába.
Például problémák merülhetnek fel a komplex kémiai utakban, amelyek energiát termelnek a mitokondriumokban, és mutációk fordulhatnak elő a mitokondriális DNS-ben.
Ezenkívül a mitokondriumokat károsíthatja az energiatermelés melléktermékeként keletkező reaktív oxigénfajok felhalmozódása.
De hogyan okozhatják ezek a hiányosságok a Parkinson-kór különös tüneteit? A mitokondrium végül is az emberi test gyakorlatilag minden sejtjében található.
Úgy tűnik, hogy a válasz a Parkinson-kórban érintett sejtek típusában rejlik: dopaminerg idegsejtekben. Ezek a sejtek egyedülállóan érzékenyek a mitokondriális diszfunkcióra. Részben úgy tűnik, hogy ez azért van, mert különösen érzékenyek az oxidatív támadásokra.
A dopaminerg idegsejtek nagymértékben függenek a kalciumtól is, amely elem a mitokondriumokban tartja a fülét. Mitokondriális kalciumkontroll nélkül a dopaminerg idegsejtek aránytalanul szenvednek.
Megvitatták a mitokondriális szerepet a rákban is. A rosszindulatú sejtek kontrollon kívül osztódnak és szaporodnak; ez energetikailag drága, a mitokondriumokat elsődleges gyanúsítottá teszi.
A mitokondriumok azon képességén túl, hogy energiát termeljenek a rákos sejtek számára, segítenek a sejteknek az új vagy stresszes környezethez való alkalmazkodásban is. És mivel a rákos sejtek furcsa módon képesek a test egyik részéről a másikra mozogni, üzletet létesíteni és folyamatosan szaporodni anélkül, hogy szüneteltetnék a levegőt, itt is mitokondriumok gyanús gazemberek.
A Parkinson-kór és a rák mellett bizonyíték van arra, hogy a mitokondriumoknak is köze lehet az alkoholmentes zsírmájbetegség és egyes tüdőbetegségek kialakulásához. Még sokat kell megtudnunk arról, hogy ezek a szorgalmas organellák hogyan befolyásolják a betegséget.
A mikrobiom következő szintje
A bakteriofágok olyan vírusok, amelyek megtámadják a baktériumokat. És a bélbaktériumok iránti fokozott érdeklődés mellett nem meglepő, hogy a bakteriofágok elkezdték felhúzni a szemöldöküket. Ha a baktériumok befolyásolhatják az egészséget, az biztosan meg is teheti, ami megöli őket.
A föld minden ökoszisztémájában jelen lévő baktériumok híresen sokak. A bakteriofágok azonban meghaladják őket; az egyik szerző „gyakorlatilag mindenütt jelenlévőnek” nevezi őket.
A mikrobiom egészségre és betegségekre gyakorolt hatása az interakciók összevissza szövevénye, amelyet csak most kezdünk kibontani.
És amikor a virómot - rezidens vírusainkat - hozzáadjuk a keverékhez, exponenciálisan labirintusossá válik.
Annak tudatában, hogy a baktériumok mennyire fontosak a betegségben és az egészségben, csak egy kis képzelőerőre van szükség annak mérlegeléséhez, hogy a bakteriofágok - amelyek különféle baktériumtörzsekre jellemzők - egy nap orvosilag hasznosak lehetnek.
Valójában bakteriofágokat használtak az 1920-as és 30-as években a fertőzések kezelésére. Elsősorban azért estek ki a szívességből, mert a színen megjelentek az antibiotikumok, amelyeket könnyebben és olcsóbban lehetett tárolni és előállítani.
De az antibiotikum-rezisztencia veszélyének felemelkedésével a kártyákon visszaléphet a bakteriofág terápia felé.
A bakteriofágoknak az az előnye is, hogy egy baktériumra jellemzőek, szemben az antibiotikumok sok fajon keresztül folytatott széles körű átterjedésével.
Bár a bakteriofágok iránti érdeklődés újjáéled, néhányan már potenciális szerepet látnak a „szív- és érrendszeri és autoimmun betegségek, a graft kilökődés és a rák” elleni küzdelemben.
Állítsa le a lipid tutajokra
Mindegyik sejtet lipidmembrán borítja, amely bizonyos vegyi anyagokat enged be és ki, miközben elzárja mások útját. A lipidmembránok nem csak egy darab, bitekkel teli zsákok, hanem összetett, fehérjével teli entitások.
A membránkomplexumon belül a lipid tutajok különálló szigetek, ahol a csatornák és más sejtes berendezések összegyűlnek. Ezen struktúrák pontos céljáról heves vita folyik, de a tudósok egyre inkább foglalkoznak azzal, hogy mit jelenthetnek számos állapotra, beleértve a depressziót is.
A legújabb vizsgálatok arra a következtetésre jutottak, hogy ezeknek a régióknak a megértése segíthet abban, hogy jobban megbirkózzunk az antidepresszánsok működésével.
A G fehérjék - amelyek jelátvivő sejtkapcsolók - inaktiválódnak, amikor lipid tutajokba sodródnak. Amikor aktivitásuk csökken, az idegsejtek égése és a kommunikáció csökken, ami elméletileg a depresszió néhány tünetét okozhatja.
Az érme másik oldalán kimutatták, hogy az antidepresszánsok visszavezetik a G-fehérjéket a lipid tutajokból, ezáltal csökkentve a depressziós tüneteket.
Más vizsgálatok a lipid tutajok potenciális szerepét vizsgálták a hasnyálmirigy- és petefészekrák gyógyszerrezisztenciájában és áttétjeiben, valamint az Alzheimer-kór felé vezető úton tapasztalható kognitív lassulást.
Bár a lipidmembrán kétrétegű szerkezetét először a múlt század közepén fedezték fel, a lipid tutajok viszonylag új adalékot jelentenek a sejtcsaládban. Szerkezetükkel és működésükkel kapcsolatban sok kérdés megválaszolatlan.
A jó dolgok kis csomagolásban érkeznek
Röviden, az extracelluláris vezikulák apró csomagok, amelyek a vegyi anyagokat szállítják a sejtek között. Segítenek kommunikálni és szerepet játszanak olyan változatos folyamatokban, mint az alvadás, a sejtek öregedése és az immunválasz.
Mivel ilyen sokféle útvonal részeként üzeneteket hordoznak ide-oda, nem csoda, hogy lehetőségük van elborulni és betegségbe keveredni.
Továbbá, mivel bonyolult molekulákat képesek hordozni, beleértve a fehérjéket és a DNS-t is, minden esély megvan arra, hogy betegségspecifikus anyagokat szállítsanak - például a neurodegeneratív betegségekben részt vevő fehérjéket.
A daganatok extracelluláris vezikulákat is termelnek, és bár szerepük még nem teljesen ismert, valószínű, hogy segítenek a ráknak távoli helyeken történő boltok létrehozásában.
Ha megtanuljuk olvasni ezeket a sejtek közötti füstjeleket, számtalan betegségfolyamatba nyerhetünk betekintést. Elméletileg csak annyit kell tennünk, hogy rájuk ragadunk és megtörjük a kódot - ami természetesen monumentális kihívást jelent.
A hajtás alatt
Ha biológiát végzett, halványan emlékezhet a tetszés szerint kifejezett endoplazmatikus retikulumra (ER). Emlékezhet arra is, hogy ez a citoplazmán belül lapított tasakok összekapcsolt hálózata, amely a mag közelében fekszik.
Az ER - amelyet először az 1800-as évek végén pillantottak meg mikroszkóp alatt - hajtogatja a fehérjéket és felkészíti őket az életre a sejten kívüli zord környezetben.
Létfontosságú, hogy a fehérjék helyesen legyenek összehajtva; ha nem, akkor az ER nem szállítja tovább őket a végső rendeltetési helyre. Stressz idején, amikor az ER túlórát végez, rosszul összehajtott vagy kibontott fehérjék épülhetnek fel. Ez egy úgynevezett kibontakozott fehérje választ (UPR) vált ki.
Az UPR megkísérli a sejtek normális működését online állapotba hozni azáltal, hogy megtisztítja a kibontakozott fehérje lemaradását. Ehhez megakadályozza a további fehérjetermelést, lebontja a rosszul összehajtott fehérjét és aktiválja a molekuláris gépezetet, amely elősegítheti a feltörést bizonyos hajtogatással.
Ha az ER-nek nem sikerül visszakerülnie a pályára, és az UPR nem tudja a sejt fehérje helyzetét helyrehozni, akkor a sejtet halálra apoptózis jelöli, egyfajta sejt-öngyilkosság.
Az ER stresszt és az ebből következő UPR-t számos betegségben érintették, amelyek közül az egyik a cukorbetegség.
Az inzulint a hasnyálmirigy béta sejtjei gyártják, és mivel ennek a hormonnak a termelése egy nap folyamán változik, az ER-re gyakorolt nyomás növekszik és csökken - ez azt jelenti, hogy ezek a sejtek a hatékony UPR jelzésre támaszkodnak.
Tanulmányok kimutatták, hogy a magas vércukorszint fokozott nyomást gyakorol a fehérjeszintézisre. Ha az UPR nem tudja helyrehozni a dolgokat, a béta-sejtek működésképtelenné válnak és elpusztulnak. A béta-sejtek csökkenésével az inzulin szükség esetén már nem hozható létre, és kialakul a cukorbetegség.
Lenyűgöző időkben kell részt venni az orvosbiológiai tudományban, és amint ez a rövid bepillantás bebizonyítja, még sok mindent meg kell tanulnunk, és a régi talaj lefedése ugyanolyan hasznos lehet, mint új távlatok feltárása.
