Kako vaš imunski sistem uporablja kaos za preprečevanje bolezni
Nova raziskava, objavljena v reviji Nature Communications, razkriva nov mehanizem, ki se igra v celični funkciji. Kaotična nihanja koncentracij beljakovin pomagajo, da naš imunski sistem deluje buden in funkcionalen, preprečuje kronične bolezni, kot sta rak in diabetes.
Sodobne raziskave so odkrile številne napačne mehanizme, ki se pojavljajo pri raku, a znanost mora še veliko odkriti.
Na celični ravni se nekateri od teh mehanizmov vrtijo okoli tega, kar medicinski strokovnjaki imenujejo signalne poti. Celične signalne poti uravnavajo rast, preživetje in širjenje celic.
Pri raku so nekateri signalni proteini hiperaktivni, kar vodi do rasti in širjenja tumorskih celic, medtem ko drugi - ki bi običajno delovali kot supresorji tumorjev - ne delujejo pravilno.
Razumevanje dinamike v celicah je torej ključno za preprečevanje in premagovanje raka in številnih drugih kroničnih bolezni.
Nove raziskave so v tem pogledu morda odprle novo podlago, saj so trije znanstveniki odkrili nov mehanizem celične regulacije: kaos.
Doktorski raziskovalec Mathias Heltberg in profesor Mogens Høgh Jensen - oba z inštituta Niels Bohr na univerzi v Kopenhagnu na Danskem, skupaj s Sandeepom Krišno iz Nacionalnega centra za biološke znanosti v Bangaloreju v Indiji, sta želela raziskati, kako določena beljakovina stimulira gen dejavnosti.
Znanstveniki so ugotovili, da je odgovor na kaotično dinamiko. Beljakovine, ki so jih preučevali, so Jedrski faktor-kB (NF-kB).
NF-kB je ključnega pomena za ohranjanje budnosti in funkcionalnosti imunskega sistema telesa. Ugotovitve bodo morda pomagale preprečiti več kot raka: diabetes in Alzheimerjeva bolezen bi lahko bili tudi tarče, če bi raziskovalci bolje razumeli, kako deluje naravna obramba telesa.
Kaos je bistvenega pomena za imunski odziv
NF-kB je transkripcijski faktor, ki je ključnega pomena za "prirojene in prilagodljive imunske funkcije", posreduje pa tudi vnetne odzive. Posledično njegove ravni v telesu nihajo s časom, kar vpliva na delovanje genov in celic.
Nedavne študije so pokazale, da ima signalizacija NF-kB ključno vlogo tudi pri raku in zagotavlja povezavo med razvojem raka in vnetjem.
V tej študiji je profesor Jensen s sodelavci z matematičnimi izračuni in laboratorijskimi poskusi pokazal, da kaotični vzponi in padci v koncentracijah NF-kB aktivirajo gene, ki bi sicer ostali tiho.
Študija je pokazala, da mora biti protein NF-kB v kaotičnem stanju, da aktivira prave gene, ki omogočajo optimalen imunski odziv.
Do zdaj so raziskovalci verjeli, da se vsi živi organizmi izogibajo kaotični dinamiki. Toda nova študija izpodbija to prepričanje, saj raziskovalci kažejo, da so kaotična nihanja v koncentracijah beljakovin ključnega pomena za aktiviranje ključnih genov.
"Kaos je matematično natančno definirana dinamika, ki so jo na primer že prej uporabljali za razlago velikih sprememb v vremenskih sistemih," pojasnjuje prof. Jensen.
»Z izjemno zapletenostjo, ki je značilna za živa bitja višjega reda, je očitno, da se bo v različnih sistemih pojavila kaotična dinamika. Toda kako igra kaos odločilno vlogo v živih celicah, je povsem novo, «dodaja raziskovalec.
Posledice za diabetes, rak, Alzheimerjevo bolezen
Raziskovalci opažajo tudi terapevtske posledice ugotovitev. Nova zdravila, pravi Heltberg, soavtor študije, bi lahko "zagotovila pravilno delovanje beljakovin".
"Terapije bi lahko vključevale tudi umik in testiranje celic iz telesa, da bi ugotovili, ali so celice v pravem stanju, da lahko pravilno nihajo," nadaljuje Heltberg.
"Če niso, bo morda mogoče predvideti in odkriti bolezni, preden se pojavijo."
Prof. Jensen se strinja:
"Rezultati lahko izjemno vplivajo na naše razumevanje, kako deluje imunski sistem in kako se lahko izognemo pojavnosti nekaterih najresnejših bolezni, vključno s sladkorno boleznijo, rakom in Alzheimerjevo boleznijo."
Prof. Mogens Høgh Jensen
