Рат против болести: Поновно посећивање старих места
Упркос непрекинутом току открића медицинске науке, бројне болести високог профила и даље су истраживачи лисица. Данас научници трагају за свежим траговима утабаним стазама.
Док се научници дубље упуштају у механизме који леже под тешким условима за лечење, попут дијабетеса и Алцхајмерове болести, они одмичу ивице науке, посежући за лабавим нитима и гурајући прсте у слабо осветљене кутке.
Али с обзиром на то да одговори из нових углова не долазе увек, ваља повремено удвостручити, отворити стара врата и поново прегледати позната лица.
Недавно је, на пример, нови орган „откривен“ скривајући се на видику. Интерстицијум - систем врећа напуњених течношћу - сада се сматра једним од највећих телесних органа.
Раније се сматрало да је интерстицијум прилично небитан; мало више од анатомског лепљивог папира који подупире одговарајуће органе који обављају прави посао. Али када су се најсавременије технике сликања поставиле на нулу, њихова величина и значај постали су јасни.
Сада се научници питају шта нас то може научити о едему, фибрози и проблематичној способности ширења рака.
У истраживању сви знају да ниједан камен не сме остати на камену. Интерстицијум, међутим, подсећа да их треба окретати више пута и у правилним интервалима.
У овом чланку покривамо неке познате аспекте ћелијске биологије који се поново прегледавају и пружају непознате начине за разумевање болести.
Микротубуле: Више од скеле
Кроз цитоплазму сваке ћелије пролази сложена мрежа протеина која се назива цитоскелет, термин који је први смислио Николај Константинович Колцов 1903. Један од примарних састојака цитоскелета су дугачки цевасти протеини звани микротубуле.
Микротубуле помажу да ћелија остане крута, али такође игра кључну улогу у подели ћелија и транспорту једињења око цитоплазме.
Дисфункција микротубула повезана је са неуродегенеративним условима, укључујући велика два: Паркинсонову и Алцхајмерову болест.
Неурофибриларни клупци, који су ненормално увијене нити протеина који се назива тау, једно су од обележја Алцхајмерове болести. Обично, заједно са молекулима фосфата, тау помаже у осигуравању микротубула. У Алцхајмеровим неуронима, међутим, тау протеини носе до четири пута више фосфата од нормалних.
Хиперфосфорилација смањује стабилност и брзину производње микротубула, а такође може довести до растављања микротубула.
Тачно како ова промена у производњи микротубула доводи до неуродегенерације није потпуно разумљиво, али истраживачи су заинтересовани да виде да ли ће интервенција у овим процесима једног дана помоћи у лечењу или спречавању Алцхајмерове болести.
Проблеми са микротубулама нису резервисани само за неуролошка стања. Од деведесетих година научници расправљају о томе да ли су можда у корену ћелијских промена које доводе до срчаног удара.
Најновија студија која је размотрила ово питање закључила је да су хемијске промене на мрежи микротубула срчаних ћелија учиниле да су круће и мање способне за контракцију како би требало.
Аутори верују да би дизајнирање лекова који циљају микротубуле на крају могао бити одржив начин „побољшања срчане функције“.
Иза погона
Ако сте научили само једну ствар на часу биологије, било је вероватно да су „митохондрији моћници ћелије“. Први пут угледани 1800-их, данашњи научници се питају да ли су митохондрије у кризи са низом болести.
Улога митохондрија у Паркинсоновој болести добила је највише пажње.
Заправо, током година, различити митохондријални откази били су умешани у развој Паркинсонове болести.
На пример, проблеми се могу појавити у сложеним хемијским путевима који генеришу енергију у митохондријима, а могу настати и мутације у митохондријској ДНК.
Такође, митохондрије могу бити оштећене накупином реактивних врста кисеоника које се производе као нуспродукт производње енергије.
Али како ови недостаци производе различите симптоме Паркинсонове болести? Митохондрије су, на крају, практично у свакој ћелији људског тела.
Чини се да одговор лежи у типу ћелија погођених Паркинсоновом болести: допаминергичним неуронима. Ове ћелије су јединствено подложне митохондријској дисфункцији. Чини се да је то делом и због тога што су посебно осетљиви на оксидативни напад.
Допаминергични неурони такође у великој мери зависе од калцијума, елемента који митохондрији прате. Без контроле калцијума у митохондријама, допаминергичне нервне ћелије пате непропорционално.
Такође је дискутовано о улози митохондрија у раку. Малигне ћелије се деле и реплицирају на начин без контроле; ово је енергетски скупо, што митохондрије чини главним осумњиченицима.
Поред могућности митохондрија да генеришу снагу за ћелије карцинома, они такође помажу ћелијама да се прилагоде новом или стресном окружењу. А, пошто ћелије карцинома имају необичну способност да се пребаце са једног дела тела на други, оснују продавницу и наставе да се множе без застајања даха, и овде се сумња да су митохондрији зликовци.
Поред Паркинсонове болести и рака, постоје докази да би митохондрије такође могле да учествују у развоју безалкохолне масне болести јетре и неких плућних стања. Још увек морамо много да научимо о томе како ове марљиве органеле утичу на болест.
Следећи ниво микробиома
Бактериофаги су вируси који нападају бактерије. И, са повећаним интересовањем за цревне бактерије, није изненађење да су бактериофаги почели да подижу обрве. Ако бактерије могу утицати на здравље, сигурно може и нешто што их убија.
Бактерије, присутне у свим екосистемима на земљи, изузетно су бројне. Бактериофаги их, међутим, премашују; један аутор их назива „практично свеприсутним“.
Утицај микробиома на здравље и болести је замршена мрежа интеракција коју тек почињемо да откривамо.
А када се мешавини дода вироме - наши резидентни вируси, он постаје експоненцијално лавиринт.
Знајући колико су бактерије важне у болести и здрављу, потребан је само мали маштарски корак да би се размотрило како бактериофаги - који су специфични за различите сојеве бактерија - могу једног дана бити медицински корисни.
У ствари, бактериофаги су коришћени за лечење инфекција 1920-их и 30-их. Пали су у немилост пре свега зато што су се на сцени појавили антибиотици, које је било лакше и јефтиније чувати и производити.
Али са ризиком од резистенције на антибиотике, можда ће на картама бити повратак ка терапији бактериофазима.
Бактериофаги такође имају предност што су специфични за једну бактерију, за разлику од широког опсега антибиотика у многим врстама.
Иако је поновно оживљавање интереса за бактериофаге ново, неки већ виде потенцијалну улогу у борби против „кардиоваскуларних и аутоимуних болести, одбацивања трансплантата и рака“.
Одложите на липидне сплавове
Свака ћелија је обложена липидном мембраном која омогућава улазак и излазак одређених хемикалија, док другима блокира пут. Далеко од тога да представљају једноставну врећу препуну комадића, липидне мембране су сложени ентитети на којима су протеини.
Унутар мембранског комплекса, липидни сплавови су одвојена острва на којима се окупљају канали и друга ћелијска опрема. О тачној сврси ових структура се жустро расправља, али научници се ужурбано хватају у коштац са оним што би могло значити за низ стања, укључујући депресију.
Недавне истраге закључиле су да би разумевање ових региона могло да нам помогне да се упознамо са деловањем антидепресива.
Г протеини - који су ћелијски прекидачи који преносе сигнал - постају деактивирани када налете на липидне сплавове. Када њихова активност опадне, отпуштање неурона и комуникација се смањују, што би, теоретски, могло проузроковати неке симптоме депресије.
На другој страни медаље, показало се да антидепресиви премештају Г протеине из сплавишта, смањујући тако симптоме депресије.
Друге студије су истраживале потенцијалну улогу липидних сплавова у резистенцији на лекове и метастазама у раку панкреаса и јајника, као и когнитивно успоравање на путу ка Алзхеимеровој болести.
Иако је двослојна структура липидне мембране први пут откривена средином прошлог века, липидни сплавови су релативно нов додатак ћелијској породици. На многа питања о њиховој структури и функцији још увек нема одговора.
Добре ствари долазе у малим паковањима
Укратко, ванћелијске везикуле су малени пакети који превозе хемикалије између ћелија. Они помажу у комуникацији и играју улогу у процесима који су различити попут коагулације, станичног старења и имуног одговора.
Будући да носе поруке амо-тамо као део тако широког спектра путева, није ни чудо што имају потенцијал да пођу по злу и уплете се у болести.
Такође, зато што могу да носе сложене молекуле, укључујући протеине и ДНК, сва је шанса да би могли пребацити материјале специфичне за болест - попут протеина који су укључени у неуродегенеративне болести.
Тумори такође производе ванћелијске везикуле и, иако њихова улога још увек није у потпуности схваћена, вероватно је да помажу раку да оснује радње на удаљеним локацијама.
Ако бисмо могли да научимо да читамо ове међућелијске сигнале дима, могли бисмо стећи увид у безброј процеса болести. У теорији, све што треба да урадимо је да их додирнемо и разбијемо код - што ће, наравно, бити монументални изазов.
Испод набора
Ако сте се бавили биологијом, можда ћете се слабо сећати угодног за изговарање ендоплазматског ретикулума (ЕР). Можда ћете се такође сетити да је то међусобно повезана мрежа спљоштених врећа унутар цитоплазме, смештена близу језгра.
ЕР - први пут угледан под микроскопом крајем 1800-их - савија протеине и припрема их за живот у суровом окружењу изван ћелије.
Од виталне је важности да се протеини правилно савијају; ако нису, ЕР их неће превести до коначног одредишта. У временима стреса, када ЕР делује прековремено, могу се накупити погрешно склопљени или расклопљени протеини. То покреће такозвани неразвијени протеин одговор (УПР).
УПР покушава да врати нормално функционисање ћелија на мрежу уклањањем заосталих протеина. Да би то урадио, спречава даљу производњу протеина, разграђује лоше пресавијени протеин и активира молекуларне машине које могу помоћи да пукну са неким пресавијањем.
Ако ЕР не успе да се врати на прави пут, а УПР не успе да поправи стање протеина у ћелији, ћелија је означена смрћу апоптозом, врстом ћелијског самоубиства.
ЕР стрес и последични УПР повезани су са низом болести, од којих је једна дијабетес.
Инсулин производе бета ћелије панкреаса, а пошто производња овог хормона варира током дана, притисак на ЕР расте и опада - што значи да се ове ћелије ослањају на ефикасну УПР сигнализацију.
Студије су показале да повишени шећер у крви повећава притисак на синтезу протеина. Ако УПР не успе да ствари врати на старо, бета ћелије постају нефункционалне и умиру. Како се број бета ћелија смањује, инсулин више не може да се ствара по потреби и дијабетес ће се развијати.
Ово је фасцинантно време за бављење биомедицинском науком, а како овај кратки увид показује, морамо још много тога да научимо, а покривање старог тла може бити једнако корисно као и стварање нових хоризоната.
