Ako váš imunitný systém využíva chaos na prevenciu chorôb
Nový výskum uvedený v časopise Komunikácia o prírode, odhaľuje nový mechanizmus, ktorý hrá bunkovú funkciu. Chaotické výkyvy koncentrácií bielkovín pomáhajú udržiavať náš imunitný systém v pohotovosti a funkčnosti a zabraňujú tak chronickým chorobám, ako je rakovina a cukrovka.
Moderný výskum odhalil mnoho chybných mechanizmov, ktoré hrajú úlohu pri rakovine, napriek tomu zostáva veda čo objavovať.
Na bunkovej úrovni sa niektoré z týchto mechanizmov krútia okolo toho, čo lekári nazývajú signálne dráhy. Bunkové signálne dráhy regulujú rast, prežitie a proliferáciu buniek.
Pri rakovine sú niektoré signálne proteíny hyperaktívne, čo vedie k rastu a množeniu nádorových buniek, zatiaľ čo iné - ktoré by normálne pôsobili ako potlačujúce nádory - nefungujú správne.
Pochopenie dynamiky, ktorá v bunkách hrá, je preto kľúčom k prevencii a prekonaniu rakoviny a mnohých ďalších chronických chorôb.
Nový výskum mohol v tomto smere prelomiť nový smer, pretože traja vedci objavili nový mechanizmus bunkovej regulácie: chaos.
Doktorand Mathias Heltberg a profesor Mogens Høgh Jensen - obaja z Inštitútu Nielsa Bohra na Kodanskej univerzite v Dánsku spolu so Sandeepom Krišnom z Národného centra pre biologické vedy v indickom Bangalore sa rozhodli preskúmať, ako konkrétny proteín stimuluje gén činnosť.
Vedci zistili, že odpoveďou je chaotická dynamika. Proteín, ktorý študovali, je nukleárny faktor-kB (NF-kB).
NF-kB je kľúčom k udržaniu imunitného systému tela v pohotovosti a funkčnosti. Zistenia teda môžu pomôcť odvrátiť viac než rakovinu: cukrovka a Alzheimerova choroba by mohli byť tiež cieľmi, ak vedci lepšie pochopia, ako funguje prirodzená obrana tela.
Chaos je nevyhnutný pre imunitnú odpoveď
NF-kB je transkripčný faktor, ktorý je rozhodujúci pre „vrodené aj adaptívne imunitné funkcie“, a tiež sprostredkováva zápalové reakcie. Výsledkom je, že jeho hladiny v tele kolíšu s časom, čo ovplyvňuje funkciu génov a buniek.
Posledné štúdie preukázali, že signalizácia NF-kB tiež hrá rozhodujúcu úlohu pri rakovine a poskytuje spojenie medzi vznikom rakoviny a zápalom.
V súčasnej štúdii profesor Jensen a jeho kolegovia pomocou matematických výpočtov a laboratórnych experimentov ukázali, že chaotické vzostupy a poklesy koncentrácií NF-kB aktivujú gény, ktoré by inak mlčali.
Štúdia ukázala, že proteín NF-kB musí byť v chaotickom stave, aby aktivoval správne gény, ktoré umožňujú optimálnu imunitnú odpoveď.
Vedci doteraz verili, že všetky živé organizmy sa vyhýbajú chaotickej dynamike. Nová štúdia však túto vieru spochybňuje, pretože vedci ukazujú, že chaotické výkyvy v koncentráciách bielkovín sú pre aktiváciu kľúčových génov rozhodujúce.
„Chaos je matematicky dobre definovaná dynamika, ktorá sa napríklad predtým používala na vysvetlenie veľkých zmien v poveternostných systémoch,“ vysvetľuje profesor Jensen.
„S obrovskou zložitosťou, ktorá charakterizuje živé bytosti vyššieho rádu, je zrejmé, že v rôznych typoch systémov dôjde k chaotickej dynamike. Ale to, ako chaos hrá rozhodujúcu úlohu v živých bunkách, je úplne nové, “dodáva výskumník.
Dôsledky pre cukrovku, rakovinu, Alzheimerovu chorobu
Vedci si všímajú aj terapeutické dôsledky zistení. Heltberg, spoluautor štúdie, hovorí, že nové lieky by „mohli zabezpečiť správnu funkciu bielkovín“.
"Liečba môže tiež zahŕňať odber a testovanie buniek z tela, aby sa zistilo, či sú bunky v správnom stave, aby mali správne výkyvy," pokračuje Heltberg.
"Ak nie sú, je možné predvídať a objavovať choroby skôr, ako sa vyskytnú."
Prof. Jensen pripúšťa:
„Výsledky môžu mať obrovský vplyv na naše chápanie toho, ako funguje imunitný systém a ako je možné vyhnúť sa výskytu najvážnejších chorôb, ako je cukrovka, rakovina a Alzheimerova choroba.“
Mogens Høgh Jensen
