Kā imūnsistēma izmanto haosu, lai novērstu slimības
Jauni pētījumi, kas parādās žurnālā Dabas komunikācijas, atklāj jaunu mehānismu, kas spēlē šūnu funkcijas. Haotiskas olbaltumvielu koncentrācijas svārstības palīdz uzturēt mūsu imūnsistēmu modru un funkcionālu, novēršot hroniskas slimības, piemēram, vēzi un diabētu.
Mūsdienu pētījumi ir atklājuši daudzus kļūdainus mehānismus, kas spēlē vēzi, tomēr zinātnei ir daudz ko atklāt.
Šūnu līmenī daži no šiem mehānismiem griežas ap to, ko medicīnas eksperti sauc par signalizācijas ceļiem. Šūnu signālu ceļi regulē šūnu augšanu, izdzīvošanu un proliferāciju.
Vēža gadījumā daži signālproteīni ir hiperaktīvi, kas izraisa audzēja šūnu augšanu un proliferāciju, bet citi - kas parasti darbotos kā audzēju slāpētāji - nedarbojas pareizi.
Tādēļ, lai izprastu šūnu dinamiku, ir galvenā nozīme vēža un daudzu citu hronisku slimību novēršanā un pārvarēšanā.
Jauni pētījumi šajā ziņā, iespējams, ir izlauzuši jaunu pamatu, jo trīs zinātnieki ir atklājuši jaunu šūnu regulēšanas mehānismu: haosu.
Doktora pētnieks Matiass Heltbergs un profesors Mogenss Hohens Jensens - abi no Nīlsa Bora institūta Kopenhāgenas universitātē Dānijā kopā ar Sandepu Krišnu no Nacionālā bioloģijas zinātņu centra Bangalorā, Indijā, sāka pētīt, kā konkrēts proteīns stimulē gēnu aktivitāte.
Zinātnieki atklāja, ka atbilde ir haotiska dinamika. Viņu pētītais proteīns ir kodolfaktors-κB (NF-kB).
NF-kB ir galvenais faktors, lai ķermeņa imūnsistēma būtu modra un funkcionāla. Tātad secinājumi var palīdzēt novērst vairāk nekā vēzi: diabēts un Alcheimera slimība varētu būt arī mērķi, ja pētnieki labāk izprot ķermeņa dabiskās aizsargspējas.
Haoss ir būtisks imūnreakcijai
NF-kB ir transkripcijas faktors, kas ir kritisks gan “iedzimtām, gan adaptīvām imūno funkcijām”, un tas arī mediē iekaisuma reakcijas. Rezultātā tā līmenis organismā ar laiku svārstās, ietekmējot gēnu un šūnu darbību.
Jaunākie pētījumi ir parādījuši, ka NF-kB signalizācijai ir izšķiroša loma arī vēža gadījumā, nodrošinot saikni starp vēža attīstību un iekaisumu.
Pašreizējā pētījumā prof. Jensens un viņa kolēģi izmantoja matemātiskus aprēķinus un laboratorijas eksperimentus, lai parādītu, ka haotiski kāpumi un kritumi NF-kB koncentrācijā aktivizē gēnus, kuri citādi klusētu.
NF-kB proteīnam jābūt haotiskā stāvoklī, lai aktivizētu pareizos gēnus, kas ļauj sasniegt optimālu imūnreakciju, parādīja pētījums.
Līdz šim pētnieki uzskatīja, ka visi dzīvie organismi izvairījās no haotiskas dinamikas. Bet jaunais pētījums apstrīd šo pārliecību, jo pētnieki parāda, ka olbaltumvielu koncentrācijas haotiskas svārstības ir kritiskas, lai aktivizētu galvenos gēnus.
"Haoss ir matemātiski precīzi definēta dinamika, kas, piemēram, iepriekš tika izmantota, lai izskaidrotu lielas izmaiņas laika apstākļu sistēmās," skaidro prof. Jensens.
“Ar milzīgo sarežģītību, kas raksturo augstākās kārtas dzīvās būtnes, ir skaidrs, ka haotiska dinamika notiks dažāda veida sistēmās. Bet tas, kā haosam ir izšķiroša loma dzīvajās šūnās, ir pilnīgi jauns, ”piebilst pētnieks.
Ietekme uz diabētu, vēzi, Alcheimera slimību
Pētnieki arī atzīmē secinājumu terapeitiskās sekas. Jaunas zāles, saka Heltbergs, pētījuma līdzautors, varētu "nodrošināt pareizu olbaltumvielu darbību".
"Terapijas var ietvert arī šūnu izņemšanu un testēšanu no ķermeņa, lai noteiktu, vai šūnas ir pareizā stāvoklī, lai veiktu pareizas svārstības," turpina Heltbergs.
"Ja tā nav, iespējams, ir iespējams paredzēt un atklāt slimības, pirms tās rodas."
Prof. Jensens piekrīt:
"Rezultātiem var būt milzīga ietekme uz mūsu izpratni par to, kā darbojas imūnsistēma un kā var izvairīties no dažu nopietnāko slimību, tostarp diabēta, vēža un Alcheimera, sastopamības."
Prof. Mogens Høgh Jensen
