Karas su ligomis: senų persekiojimų peržiūra
Nepaisant nenutrūkstamo medicinos mokslo atradimų srauto, nemažai aukšto lygio ligų vis dar lapių tyrinėtojai. Šiandien mokslininkai ieško šviežių užuominų gerai išvaikščiotais takais.
Mokslininkams gilinantis į mechanizmus, esančius sunkiai gydomose sąlygose, tokiose kaip diabetas ir Alzheimerio liga, jie pasirenka mokslo kraštus, siekia laisvų siūlų ir kiša pirštus į silpnai apšviestus kampelius.
Bet kadangi atsakymai ne visada gaunami iš naujo, verta kaskart padvigubinti, atverti senas duris ir vėl apžiūrėti pažįstamus veidus.
Pavyzdžiui, neseniai buvo „atrasti“ nauji vargonai, pasislėpę akyse. Intersticiumas - skysčių pripildytų maišelių sistema - dabar laikomas vienu didžiausių kūno organų.
Anksčiau manyta, kad intersticiumas yra gana nereikšmingas; šiek tiek daugiau nei anatominis klijų popierius, palaikantis tinkamus organus, atliekančius tinkamą darbą. Tačiau kai pažangiosios vaizdo technologijos nenuėjo, paaiškėjo jos dydis ir svarba.
Dabar mokslininkai klausia, ko tai gali išmokyti edemos, fibrozės ir varginančio vėžio gebėjimo plisti.
Tyrimų metu visi žino, kad nė vieno akmens negalima palikti nenuvertė. Tačiau intersticiumas mums primena, kad juos reikia pasukti kelis kartus ir reguliariais intervalais.
Šiame straipsnyje mes apžvelgiame keletą žinomų ląstelių biologijos aspektų, kurie yra peržiūrimi ir pateikia nepažįstamus būdus suprasti ligą.
Mikrovamzdeliai: daugiau nei pastoliai
Kiekvienos ląstelės citoplazma yra sudėtingas baltymų tinklas, vadinamas citoskeletu, šį terminą pirmą kartą sugalvojo Nikolajus Konstantinovičius Koltsovas 1903 m.
Mikrovamzdeliai padeda išlaikyti ląstelę nelankstą, tačiau jie taip pat vaidina pagrindinį vaidmenį dalijantis ląstelėms ir pernešant junginius aplink citoplazmą.
Mikrovamzdelių disfunkcija buvo siejama su neurodegeneracinėmis būsenomis, įskaitant didžiąsias dvi: Parkinsono ir Alzheimerio ligas.
Neurofibriliniai raizginiai, kurie yra nenormaliai susukti baltymo, vadinamo tau, siūlai, yra vienas iš Alzheimerio požymių. Paprastai kartu su fosfato molekulėmis tau padeda užtikrinti mikrovamzdelius. Tačiau Alzheimerio neuronuose tau baltymai perneša iki keturių kartų daugiau fosfato nei įprasta.
Hiperfosforilinimas sumažina mikrovamzdelių stabilumą ir greitį, taip pat gali išardyti mikrovamzdelius.
Tiksliai nežinoma, kaip šis mikrovamzdelių gamybos pokytis sukelia neurodegeneraciją, nėra visiškai suprantama, tačiau mokslininkams įdomu sužinoti, ar įsikišimas į šiuos procesus vieną dieną gali padėti gydyti ar užkirsti kelią Alzheimerio ligai.
Mikrovamzdelių klausimai nėra skirti tik neurologinėms sąlygoms. Nuo 1990-ųjų mokslininkai diskutavo, ar jie gali būti ląstelių pokyčių, sukeliančių širdies priepuolį, šaknis.
Naujausiame tyrime, kuriame nagrinėjamas šis klausimas, padaryta išvada, kad dėl cheminių širdies ląstelių mikrovamzdelių tinklo pokyčių jos tapo standesnės ir mažiau susitraukė, kaip turėtų.
Autoriai mano, kad vaistų, nukreiptų į mikrovamzdelius, kūrimas galiausiai gali būti perspektyvus būdas „pagerinti širdies funkciją“.
Už galios
Jei biologijos pamokoje išmokote tik vieno dalyko, tikėtina, kad „mitochondrijos yra ląstelės jėgainės“. Pirmą kartą pažvelgę 1800-aisiais, šių dienų mokslininkai klausia, ar mitochondrijose gali būti daugybė ligų.
Daugiausiai dėmesio sulaukė mitochondrijų vaidmuo sergant Parkinsono liga.
Tiesą sakant, per metus Parkinsono ligos vystymuisi būdingi įvairūs mitochondrijų gedimai.
Pavyzdžiui, gali kilti problemų sudėtinguose cheminiuose keliuose, kurie generuoja energiją mitochondrijose, o mitochondrijų DNR - mutacijos.
Taip pat mitochondrijas gali pažeisti reaktyviųjų deguonies rūšių kaupimasis, kurios susidaro kaip šalutinis energijos gamybos produktas.
Bet kaip šios nesėkmės sukelia ryškius Parkinsono ligos simptomus? Mitochondrijų vis dėlto yra praktiškai kiekvienoje žmogaus kūno ląstelėje.
Atrodo, kad atsakymas slypi Parkinsono ligos paveiktose ląstelių rūšyse: dopaminerginiuose neuronuose. Šios ląstelės yra unikaliai jautrios mitochondrijų disfunkcijai. Iš dalies taip yra todėl, kad jie yra ypač jautrūs oksidacinei atakai.
Dopaminerginiai neuronai taip pat labai priklauso nuo kalcio - elemento, kurį mitochondrijos palaiko. Be mitochondrijų kalcio kontrolės dopaminerginės nervinės ląstelės kenčia neproporcingai.
Taip pat buvo aptartas mitochondrijų vaidmuo sergant vėžiu. Piktybinės ląstelės dalijasi ir dauginasi nekontroliuojamai; tai energetiškai brangu, todėl mitochondrijos tampa pagrindiniais įtariamaisiais.
Be mitochondrijų galimybės generuoti jėgą vėžinėms ląstelėms, jos taip pat padeda ląstelėms prisitaikyti prie naujos ar įtemptos aplinkos. Kadangi vėžinės ląstelės turi nepaprastą gebėjimą judėti iš vienos kūno dalies į kitą, įrengti parduotuvę ir vis daugintis nesustodamos į kvėpavimą, čia taip pat įtariami mitochondrijos blogiukai.
Be Parkinsono ligos ir vėžio, yra įrodymų, kad mitochondrijos taip pat gali padėti vystytis nealkoholinėms riebalų kepenų ligoms ir kai kurioms plaučių ligoms. Mes vis dar turime daug sužinoti apie tai, kaip šie darbštūs organeliai daro įtaką ligoms.
Kitas mikrobiomo lygis
Bakteriofagai yra virusai, puolantys bakterijas. Padidėjus susidomėjimui žarnyno bakterijomis, nenuostabu, kad bakteriofagai pradėjo kelti antakius. Jei bakterijos gali daryti įtaką sveikatai, tikrai gali tai, kas jas žudo.
Bakterijų, kurių yra visose žemės ekosistemose, yra žymiai daug. Tačiau bakteriofagai jų viršija; vienas autorius juos vadina „praktiškai visur esančiais“.
Mikrobiomo įtaka sveikatai ir ligoms yra sumišęs sąveikos tinklas, kurį mes dar tik pradedame aiškintis.
Kai viromas - mūsų nuolatiniai virusai - pridedamas prie mišinio, jis tampa eksponentiškai labirintinis.
Norint žinoti, kokia svarbi liga ir sveikata yra bakterijos, reikia tik nedidelio vaizduotės šuolio, kad būtų galima apsvarstyti, ar bakteriofagai, būdingi skirtingoms bakterijų padermėms, vieną dieną gali būti mediciniškai naudingi.
Tiesą sakant, bakteriofagai buvo naudojami infekcijoms gydyti praėjusio amžiaus 2–3 dešimtmetyje. Jie nepateko visų pirma dėl to, kad scenoje pasirodė antibiotikai, kuriuos buvo lengviau ir pigiau laikyti ir gaminti.
Tačiau pakilus atsparumo antibiotikams pavojui, kortelėse gali būti grįžta prie bakteriofagų terapijos.
Bakteriofagai taip pat turi pranašumų, kad yra būdingi vienai bakterijai, priešingai nei plačiai antibiotikai plačiai skleidžia daugelį rūšių.
Nors susidomėjimas bakteriofagais atgimsta iš naujo, kai kurie jau mato galimą vaidmenį kovojant su „širdies ir kraujagyslių bei autoimuninėmis ligomis, transplantato atmetimu ir vėžiu“.
Nustatykite lipidą plaustuose
Kiekviena ląstelė yra padengta lipidine membrana, leidžiančia tam tikrus chemikalus įeiti ir išeiti, tuo pačiu blokuojant kitų kelius. Lipidinės membranos toli gražu nėra paprastas maišelis, pilnas gabalėlių, sudėtingos, baltymų turinčios esybės.
Membranų komplekse lipidų plaustai yra atskiros salos, kuriose telkiasi kanalai ir kita korinė įranga. Tikslus šių struktūrų tikslas yra karštai diskutuojamas, tačiau mokslininkai intensyviai sprendžia, ką jie gali reikšti esant daugybei sąlygų, įskaitant depresiją.
Naujausi tyrimai padarė išvadą, kad supratimas apie šiuos regionus gali padėti suvokti, kaip veikia antidepresantai.
G baltymai, kurie yra signalą perduodantys koriniai jungikliai, deaktyvuojami, kai jie nuklysta į lipidinius plaustus. Kai jų veikla sumažėja, sumažėja neuronų šaudymas ir bendravimas, o tai teoriškai gali sukelti tam tikrus depresijos simptomus.
Kitoje monetos pusėje įrodyta, kad antidepresantai G baltymus išstumia iš lipidų plaustų ir taip sumažina depresijos simptomus.
Kituose tyrimuose buvo tiriamas galimas lipidų plaustų vaidmuo atsparumui vaistams ir metastazėms sergant kasos ir kiaušidžių vėžiu, taip pat pažintinis sulėtėjimas kelyje link Alzheimerio ligos.
Nors dvigubo sluoksnio lipidų membranos struktūra pirmą kartą buvo atidengta praėjusio amžiaus viduryje, lipidų plaustai yra palyginti naujas ląstelių šeimos papildymas. Kol kas neatsakyta į daugelį klausimų apie jų struktūrą ir funkciją.
Geri dalykai pateikiami mažose pakuotėse
Trumpai tariant, tarpląstelinės pūslelės yra mažos pakuotės, kurios keliauja chemikalais tarp ląstelių. Jie padeda bendrauti ir dalyvauti įvairiuose procesuose, kaip antai krešėjimas, ląstelių senėjimas ir imuninis atsakas.
Kadangi jie perduoda pranešimus pirmyn ir atgal kaip tokio plataus spektro būdų dalį, nenuostabu, kad jie gali suklysti ir įsivelti į ligas.
Be to, kadangi jie gali nešti sudėtingas molekules, įskaitant baltymus ir DNR, yra tikimybė, kad jie gali pernešti ligai būdingą medžiagą, pavyzdžiui, baltymus, susijusius su neurodegeneracinėmis ligomis.
Navikai taip pat gamina tarpląstelines pūsleles ir, nors jų vaidmuo dar nėra iki galo suprastas, tikėtina, kad jie padeda vėžiui įsikurti parduotuvėse tolimose vietose.
Jei galime išmokti skaityti šiuos tarpląstelinius dūmų signalus, galėtume įgyti supratimą apie begalę ligos procesų. Teoriškai mums tereikia juos panaudoti ir sulaužyti kodą - tai, žinoma, bus monumentalus iššūkis.
Žemiau klostės
Jei pasirinkote biologiją, galite silpnai atsiminti maloniai tariamą endoplazminį tinklą (ER). Taip pat galite prisiminti, kad tai yra sujungtas citoplazmos suplotų maišelių tinklas, įsitaisęs arti branduolio.
ER, pirmą kartą pažvelgta į mikroskopą 1800-ųjų pabaigoje, sulanksto baltymus ir paruošia juos gyvenimui atšiaurioje aplinkoje už ląstelės ribų.
Labai svarbu, kad baltymai būtų teisingai sulankstyti; jei jų nėra, ER jų neveža į galutinę paskirties vietą. Įtampos metu, kai ER dirba viršvalandžius, gali susikaupti arba išsiskleidę baltymai. Tai sukelia vadinamąjį išskleistą baltymų atsaką (UPR).
UPR bando atkurti normalų ląstelių funkcionavimą internete, išvalydamas atsiskleidusių baltymų atsilikimą. Norėdami tai padaryti, jis užkerta kelią tolesnei baltymų gamybai, skaido blogai sulankstytus baltymus ir aktyvuoja molekulinę mašiną, kuri gali padėti susilaužti.
Jei ER nepavyksta grįžti į savo vėžes ir UPR nepavyksta sugrąžinti ląstelės baltymo padėties į savo liniją, ląstelę žūsta apoptozė - tam tikros rūšies savižudybė.
ER stresas ir su juo susijęs UPR buvo susijęs su daugeliu ligų, iš kurių viena yra diabetas.
Insuliną gamina kasos beta ląstelės, ir kadangi šio hormono gamyba dienos metu skiriasi, slėgis ER didėja ir krinta - tai reiškia, kad šios ląstelės remiasi efektyviu UPR signalizavimu.
Tyrimai parodė, kad padidėjęs cukraus kiekis kraujyje padidina baltymų sintezę. Jei UPR nepavyksta sugrąžinti dalykų į savo vėžes, beta ląstelės neveikia ir miršta. Beta ląstelių skaičiui mažėjant, insulino prireikus nebegalima sukurti ir išsivystys diabetas.
Tai yra įdomūs laikai, kai reikia užsiimti biomedicinos mokslu, ir, kaip įrodo šis trumpas žvilgsnis, mes vis dar turime daug ko išmokti, o padengti seną žemę gali būti taip pat naudinga, kaip išskleisti naujus horizontus.
