В этой статье мы рассмотрим известные аспекты клеточной биологии, попытаемся переосмыслить их и предоставить необычные способы для понимания болезней.
Несмотря на непрерывный поток открытий в сфере медицины, некоторые болезни все еще не поддаются исследователям. Ученые ищут свежие идеи в уже хорошо изученных областях. По мере того, как ученые проникают всё глубже в механизмы, которые лежат в основе трудных для излечения болезней (таких как диабет или болезнь Альцгеймера), они все чаще приближаются к границам научных знаний, достигая в поисках ответов самых тёмных закоулков науки.
- Микротрубочки: больше чем клеточный каркас
- Не только электростанции
- Микробиом — следующий уровень
- Отправляясь в плавание на липидных рафтах
- Хорошее в маленьких пакетах
- Что-то большее, чем просто свертывание
Впрочем, ответы на сложные вопросы не всегда очевидны, даже если рассматривать их под другим углом, поэтому стоит время от времени возвращаться к известному и пересматривать знакомые факты.
– система заполненных жидкостью полостей. Сейчас считается, что это один из крупнейших органов тела. Раньше, интерстиций считался чем-то несущественным – чем-то вроде клея для поддержки «настоящих» органов, выполняющих важные функции. Однако, когда благодаря передовым технологиям работы с изображениями, удалось к нему приглядеться – его размер и важность стали очевидными.
Ученые задаются вопросом, не может ли новый орган прояснить причину неприятной способности отеков, фиброзов и рака быстро распространяться.
Общеизвестно, что в поисках открытий нам может потребоваться проверить каждую гипотезу – заглянуть под каждый камень. Интерстиций учит нас, что некоторые «камни» нужно переворачивать много раз через регулярные интервалы времени.
В этой статье мы рассмотрим известные аспекты клеточной биологии, попытаемся переосмыслить их и предоставить необычные способы для понимания болезней.
Микротрубочки: больше чем клеточный каркас
Термин впервые был использован Николаем Константиновичем Кольцовым в 1903 году. Одной из основных составляющих цитоскелета являются длинные трубчатые белки, называемые .
Дисфункция микротрубочек связана с нейродегенеративными состояниями, включая такие известные как болезнь Паркинсона и болезнь Альцгеймера.
. Обычно, в сочетании с молекулами фосфата, тау-белок помогает стабилизировать микротрубочки. Однако в нейронах Альцгеймера тау-белки несут в четыре раза больше фосфата, чем обычно.
Гиперфосфорилирование снижает стабильность микротрубочек, скорость их создания, а также может приводить к их разрушению.
Как именно изменение в производстве микротрубочек приводит к нейродегенерации не до конца понятно, однако, исследователи надеются, что вмешательство в эти процессы в один прекрасный день помочь лечить или предупреждать болезнь Альцгеймера.
С 1990-х годов ученые обсуждают, могут ли они быть причиной клеточных изменений, приводящих к сердечному приступу. В последнем исследовании, посвященном этому вопросу, сделан вывод о том, что химические изменения в сети микротрубочек сердечных клеток сделали их более жесткими и менее способными сокращаться, как им следует.
Не только электростанции
Если вы изучали митохондрии в школьном курсе биологии, скорее всего вы помните только, что «митохондрии – это электростанции клетки». В наши дни, ученые задаются вопросом, не могут ли митохондрии, открытые еще в 1800-х годах, быть в связаны с целым рядом болезней.
Митохондрия – больше чем просто электростанция.
На протяжении многих лет различные сбои в их работе подразумевались в качестве причин развития болезни Паркинсона. Например, сбои могут возникать в сложных химических путях генерации энергии в митохондриях.
Митохондрии могут повреждаться за счет накопления активных форм кислорода, которые производятся как побочный продукт производства энергии. И все же, как эти сбои приводят к выраженным симптомам болезни Паркинсона? Митохондрии, в конце концов, есть практически в каждой клетке человеческого тела.
Эти клетки очень восприимчивы к митохондриальной дисфункции. Частично это связано с тем, что они особенно чувствительны к окислительному стрессу. Дофаминергические нейроны также в существенной степени зависят от кальция, элемента, уровень которого контролируют митохондрии. Без контроля со стороны митохондрий допаминергические нервные клетки непропорционально страдают.
Злокачественные клетки бесконтрольно делятся и размножаются — это энергетически затратно, а значит, главный подозреваемый – митохондрии.
Поскольку раковые клетки обладают сверхъестественной способностью перемещаться из одной части тела в другую, обустраиваться на новом месте и продолжать без устали размножаться, митохондрии и тут – главный подозреваемый.
Нам предстоит еще многое узнать о том, как эти трудолюбивые органеллы влияют на развитие болезней.
Микробиом — следующий уровень
Не удивительно, что с повышением интереса к кишечным бактериям, стали обращать внимание и на бактериофаги. Ведь если бактерии могут влиять на здоровье, значит и то, что их убивает, конечно же, тоже влияет на него.
Их количество сложно оценить. Бактериофаги, однако, превосходят их числом; один автор называет их «практически вездесущими».
Бактериофаг – добавляя сложность к и без того сложному
Если добавить к этому виром (совокупность резидентных вирусов в организме человека), то сложность задачи возрастает экспоненциально.
Мы уже знаем, насколько велика роль бактерий при болезнях и для здорового состояния организма. Отсюда требуется лишь небольшой шаг, чтобы понять насколько полезными для медицины могут стать бактериофаги (специфичные для разных штаммов бактерий).
Фактически, бактериофаги уже использовались для лечения инфекций в 1920-х и 30-х годах. Однако, с появлением антибиотиков, которые легче и дешевле для хранения и производства, интерес к бактериофагам упал. Впрочем, в связи с опасностью устойчивости бактерий к антибиотикам, вполне возможен возврат к лечению бактериофагами.
в отличие от антибиотиков, влияющих сразу на широкий спектр бактерий.
Хотя возрождение интереса к бактериофагам только появилось, некоторые исследователи уже видят их потенциальную применимость в борьбе с сердечно-сосудистыми и аутоиммунными болезнями, отторжением трансплантатов и раком.
Отправляясь в плавание на липидных рафтах
Таким образом, липидные мембраны, это не просто оболочки – это сложные белковые комплексы.
Липидные рафты представляют собой отдельные острова в мембранном комплексе. В них находятся каналы и другие структуры. Точная цель этих структур вызывает горячие споры. Ученые усердно пытаются выяснить, что они могут означать для ряда условий, включая депрессию.
Липидная мембрана – значительно больше чем просто оболочка.
Недавние исследования показали, что понимание работы этих регионов может помочь нам выяснить как работают антидепрессанты.
G-белки – это передающие сигнал белковые переключатели. Они дезактивируются, когда дрейфуют в липидные рафты. С одной стороны, когда активность g-белков падает, передача сигналов по нейронам тоже падает, что, теоретически, может вызвать некоторые симптомы депрессии. С другой стороны, было показано, что антидепрессанты вытесняют g-белки из липидных рафтов, тем самым уменьшая симптомы депрессии.
Есть исследования, в которых изучалась потенциальная роль липидных рафтов в резистентности к лекарствам, метастазировании при раке поджелудочной железы и яичников, а также снижение когнитивных способностей при болезни Альцгеймера.
Двухслойная структура липидной мембраны была впервые обнаружена в середине прошлого века, однако, липидные рафты являются относительно новым открытием. Многие вопросы об их структуре и функции до сих пор остаются без ответа.
Хорошее в маленьких пакетах
Они служат для связи между клетками и играют роль в таких процессах, как коагуляция, клеточное старение и иммунный ответ.
Поскольку они передают сообщения туда и сюда, то неудивительно, что что-то может сломаться, а значит везикулы потенциально могут быть связанными с болезням.
, такие как белки, участвующие в нейродегенеративных заболеваниях.
Раковые опухоли тоже продуцируют внеклеточные везикулы, и, хотя их роль еще не полностью понята, вероятно, что они помогают раковым клеткам обосноваться в отдаленных местах.
Теоретически все, что нам нужно сделать, это взломать код. Впрочем, это не отменяет монументальность задачи.
Что-то большее, чем просто свертывание
Если вы вспомните курс биологии, то может быть у вас есть и тусклое воспоминание о странном латинском термине — Если повезет, то может быть вы даже вспомните, что это взаимосвязанная сеть сплюснутых полостей внутри цитоплазмы, расположенная близко к ядру. ЭР впервые был обнаружен под микроскопом в конце 19 века. Он занимается свертыванием белков, а также готовит их к суровым условиям жизни вне клетки.
Во время стресса, когда ЭР работает более напряженно, могут образовываться неправильно свернутые белки.
Чтобы достичь этого, останавливается дальнейшее производство белка, разрушаются плохо свернутые белки и активируется молекулярные механизмы, которые помогают прервать некорректное свертывание.
– своего рода самоубийство клетки. ЭР-стресс и последующая UPR вовлечены в целый ряд заболеваний, одним из которых является диабет.
Инсулин производится бета-клетками поджелудочной железы, и поскольку уровень этого гормона изменяется в течение дня, то вместе с ним возрастает и падает ЭР-стресс. Это означает, что клетки поджелудочной железы очень сильно зависят от механизма UPR.
Исследования показали, что высокий уровень сахара в крови оказывает стрессовое воздействие на процесс синтеза белка. Если UPR не может справиться с задачей, бета-клетки поджелудочной становятся дисфункциональными и уничтожаются апоптозом. С истощением бета-клеток, инсулин больше не может вырабатываться, когда это необходимо – развивается диабет.
, а ретроспектива уже изученного может быть столь же полезна, как достижение новых горизонтов..
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое сознание — мы вместе изменяем мир! © econet
Источник: econet.ru
.
