Hastalığa karşı savaş: Eski uğrak yerleri yeniden ziyaret etmek
Tıp biliminin kesintisiz keşif akışına rağmen, bazı yüksek profilli hastalıklar hala araştırmacıların ilgisini çekiyor. Günümüzde bilim adamları, iyi bilinen yollarda yeni ipuçları arıyorlar.
Bilim adamları, diyabet ve Alzheimer hastalığı gibi tedavisi zor durumların altında yatan mekanizmaları daha derinlemesine araştırdıkça, bilimin sınırlarını aşıyor, gevşek iplere uzanıyor ve parmaklarını loş köşelere sokuyorlar.
Ancak yeni açılardan yanıtlar her zaman gelmediği için, arada bir ikiye katlamak, eski kapıları açmak ve tanıdık yüzleri tekrar ziyaret etmek oldukça değerlidir.
Son zamanlarda, örneğin, açık bir yerde saklanan yeni bir organ "keşfedildi". Sıvı dolu torbalardan oluşan interstisyum artık vücudun en büyük organlarından biri olarak kabul ediliyor.
Daha önce, interstitiumun oldukça önemsiz olduğu düşünülüyordu; uygun işi yapan uygun organları destekleyen anatomik yapışkan kağıttan biraz daha fazlası. Ancak en son görüntüleme teknikleri sıfırlandığında, boyutu ve önemi netleşti.
Şimdi, bilim adamları bize ödem, fibroz ve kanserin zahmetli yayılma yeteneği hakkında ne öğretebileceğini soruyorlar.
Araştırmada, herkes hiçbir taşın çevrilmemiş bırakılmaması gerektiğini bilir. Bununla birlikte interstitium, bize bunların birden çok kez ve düzenli aralıklarla döndürülmesi gerektiğini hatırlatır.
Bu makalede, hücresel biyolojinin yeniden gözden geçirilen ve hastalığı anlamak için alışılmadık yollar sağlayan bazı tanıdık yönlerini ele alacağız.
Mikro tüpler: İskeleden daha fazlası
Her hücrenin sitoplazması boyunca akan, ilk olarak 1903'te Nikolai Konstantinovich Koltsov tarafından icat edilen bir terim olan hücre iskeleti adı verilen karmaşık bir protein ağıdır. Hücre iskeletinin temel bileşenlerinden biri, mikrotübüller adı verilen uzun, tübüler proteinlerdir.
Mikrotübüller, hücrenin sert kalmasına yardımcı olur, ancak aynı zamanda hücre bölünmesinde ve bileşiklerin sitoplazma etrafına taşınmasında önemli roller oynarlar.
Mikrotübül disfonksiyonu, büyük ikisi de dahil olmak üzere nörodejeneratif koşullarla bağlantılıdır: Parkinson ve Alzheimer hastalıkları.
Tau adı verilen bir proteinin anormal şekilde bükülmüş iplikleri olan nörofibriler yumaklar, Alzheimer'ın ayırt edici özelliklerinden biridir. Genellikle fosfat molekülleri ile birlikte tau, mikrotübüllerin oluşmasına yardımcı olur. Alzheimer nöronlarında ise tau proteinleri normalin dört katına kadar fosfat taşır.
Hiperfosforilasyon, mikrotübüllerin üretildiği stabiliteyi ve hızı azaltır ve ayrıca mikrotübüllerin demonte edilmesine neden olabilir.
Mikrotübül üretimindeki bu değişikliğin nasıl nörodejenerasyona yol açtığı tam olarak anlaşılamamıştır, ancak araştırmacılar bu süreçlere müdahale etmenin bir gün Alzheimer hastalığının tedavisine veya önlenmesine yardımcı olup olmayacağını görmekle ilgileniyorlar.
Mikrotübüllerle ilgili sorunlar yalnızca nörolojik durumlar için ayrılmamıştır. 1990'lardan beri bilim adamları, kalp krizine yol açan hücresel değişikliklerin kökeninde olup olmadıklarını tartışıyorlar.
Bu soruyu incelemek için yapılan en son çalışma, kalp hücrelerinin mikrotübül ağındaki kimyasal değişikliklerin onları daha sert ve olması gerektiği gibi kasılmalarını daha az mümkün kıldığı sonucuna vardı.
Yazarlar, mikrotübülleri hedef alan ilaçların tasarlanmasının sonunda "kalp fonksiyonunu iyileştirmenin" uygun bir yolu olabileceğine inanıyor.
Güç santralinin ötesinde
Biyoloji dersinde tek bir şey öğrendiyseniz, muhtemelen "mitokondriler hücrenin güç merkezleridir". İlk kez 1800'lerde görülen bilim adamları, mitokondrinin bir dizi hastalıkla işbirliği içinde olup olmadığını soruyorlar.
Parkinson hastalığında mitokondrinin rolü en çok ilgiyi çekmiştir.
Aslında, yıllar geçtikçe, Parkinson hastalığının gelişiminde çeşitli mitokondriyal başarısızlıklar rol oynadı.
Örneğin, mitokondride enerji üreten karmaşık kimyasal yollarda sorunlar ortaya çıkabilir ve mitokondriyal DNA'da mutasyonlar meydana gelebilir.
Ayrıca mitokondri, enerji üretiminin bir yan ürünü olarak üretilen reaktif oksijen türlerinin birikmesiyle zarar görebilir.
Fakat bu başarısızlıklar, Parkinson hastalığının farklı semptomlarını nasıl ortaya çıkarır? Mitokondri, sonuçta, insan vücudunun hemen hemen her hücresinde bulunur.
Cevap, Parkinson hastalığında etkilenen hücre tipinde yatıyor gibi görünüyor: dopaminerjik nöronlar. Bu hücreler, mitokondriyal disfonksiyona benzersiz bir şekilde duyarlıdır. Kısmen bunun nedeni, oksidatif saldırıya özellikle duyarlı olmalarıdır.
Dopaminerjik nöronlar, mitokondrinin sekse tuttuğu bir element olan kalsiyuma da büyük ölçüde bağımlıdır. Mitokondriyal kalsiyum kontrolü olmadan, dopaminerjik sinir hücreleri orantısız bir şekilde zarar görür.
Kanserde mitokondriyal rol de tartışılmıştır. Kötü huylu hücreler kontrol dışı bir şekilde bölünür ve çoğalır; bu enerji açısından pahalıdır ve mitokondriyi başlıca şüpheli yapar.
Mitokondrinin kanser hücreleri için güç üretme yeteneğinin ötesinde, hücrelerin yeni veya stresli ortamlara uyum sağlamasına da yardımcı olurlar. Ve kanser hücrelerinin vücudun bir bölümünden diğerine geçme, alışveriş yapma ve nefes almak için duraklamadan çoğalmaya devam etme konusunda olağanüstü bir yeteneği olduğu için, burada da mitokondrilerden şüphelenilen kötüler.
Parkinson ve kanserin yanı sıra, mitokondrinin alkolsüz yağlı karaciğer hastalığının ve bazı akciğer rahatsızlıklarının gelişiminde de rolü olabileceğine dair kanıtlar vardır. Bu çalışkan organellerin hastalıkları nasıl etkilediği hakkında daha öğrenecek çok şeyimiz var.
Mikrobiyomun bir sonraki seviyesi
Bakteriyofajlar, bakterilere saldıran virüslerdir. Bağırsak bakterilerine olan ilginin artmasıyla birlikte, bakteriyofajların kaşlarını kaldırmaya başlaması şaşırtıcı değil. Bakteriler sağlığı etkileyebiliyorsa, onları öldüren bir şey de kesinlikle etkileyebilir.
Yeryüzündeki tüm ekosistemlerde bulunan bakterilerin sayısız olması meşhurdur. Bakteriyofajların sayısı ise onlardan fazladır; bir yazar bunlardan "neredeyse her yerde mevcut" olarak bahsediyor.
Mikrobiyomun sağlık ve hastalık üzerindeki etkisi, daha yeni çözmeye başladığımız kıvrımlı bir etkileşimler ağıdır.
Ve virom - yerleşik virüslerimiz - karışıma eklendiğinde, üssel olarak labirent haline gelir.
Bakterilerin hastalıkta ve sağlıkta ne kadar önemli olduğunu bilmek, farklı bakteri türlerine özgü olan bakteriyofajların bir gün tıbbi olarak nasıl yararlı olabileceğini düşünmek için hayal gücünün sadece küçük bir sıçramasını gerektirir.
Aslında bakteriyofajlar 1920'lerde ve 30'larda enfeksiyonları tedavi etmek için kullanıldı. Öncelikle, depolanması ve üretilmesi daha kolay ve ucuz olan antibiyotikler sahnede göründüğü için gözden düştüler.
Ancak antibiyotik direnci tehlikesi başını kaldırırken, bakteriyofaj tedavisine geri dönüş kartlarda olabilir.
Bakteriyofajlar, antibiyotiklerin birçok türe karşı geniş yayılımının aksine, tek bir bakteriye özgü olma avantajına da sahiptir.
Bakteriyofajlara olan ilginin yeniden canlanması yeni olsa da, bazıları "kardiyovasküler ve otoimmün hastalıklar, greft reddi ve kanser" ile mücadelede zaten potansiyel bir rol görüyorlar.
Lipid sallar üzerinde sürüklenin
Her hücre, diğerlerinin yollarını kapatırken belirli kimyasalların girip çıkmasına izin veren bir lipit zarla kaplanmıştır. Lipid membranlar, bitlerle dolu basit bir torba olmaktan çok, karmaşık, protein dolu varlıklardır.
Membran kompleksi içinde, lipit salları, kanalların ve diğer hücresel ekipmanların bir araya geldiği ayrı adalardır. Bu yapıların tam amacı hararetle tartışılıyor, ancak bilim adamları, depresyon da dahil olmak üzere bir dizi durum için ne anlama gelebilecekleriyle meşgul bir şekilde uğraşıyorlar.
Son araştırmalar, bu bölgeleri anlamanın antidepresanların nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı olabileceği sonucuna vardı.
Sinyal ileten hücresel anahtarlar olan G proteinleri, lipid sallarına sürüklendiklerinde devre dışı kalırlar. Aktiviteleri düştüğünde, nöronal ateşleme ve iletişim azalır, bu da teorik olarak bazı depresyon semptomlarına neden olabilir.
Madalyonun diğer tarafında, antidepresanların G proteinlerini lipid sallarından geri kaydırdığı ve böylece depresif semptomları azalttığı gösterilmiştir.
Diğer çalışmalar, pankreas ve yumurtalık kanserinde ilaç direnci ve metastazda lipid sallarının potansiyel rolünü ve ayrıca Alzheimer hastalığına doğru yoldaki bilişsel yavaşlamayı araştırdı.
Lipid membranın çift katmanlı yapısı ilk olarak geçen yüzyılın ortalarında ortaya çıkmış olsa da, lipit salları hücresel aileye nispeten yeni bir ektir. Yapıları ve işlevleriyle ilgili pek çok soru henüz cevaplanmamış durumda.
Güzel şeyler küçük paketlerde gelir
Kısacası, hücre dışı veziküller, hücreler arasında kimyasallar taşıyan küçük paketlerdir. Pıhtılaşma, hücresel yaşlanma ve bağışıklık tepkisi gibi çeşitli süreçlerde iletişim kurmaya ve rol oynamaya yardımcı olurlar.
Bu kadar geniş bir yol dizisinin bir parçası olarak mesajlar taşıdıkları için, ters gitme ve hastalığa gömülme potansiyeline sahip olmaları şaşırtıcı değildir.
Ayrıca, proteinler ve DNA dahil karmaşık moleküller taşıyabildikleri için, hastalığa özgü materyalleri (nörodejeneratif hastalıklarda rol oynayan proteinler gibi) taşıyabilmeleri için büyük olasılıklar vardır.
Tümörler ayrıca hücre dışı veziküller üretirler ve rolleri henüz tam olarak anlaşılmamış olsa da, uzak yerlerde kanserin yerleşmesine yardımcı olmaları muhtemeldir.
Bu hücreler arası duman sinyallerini okumayı öğrenebilirsek, sayısız hastalık süreci hakkında fikir sahibi olabiliriz. Teoride, tek yapmamız gereken bunlardan faydalanmak ve kodu kırmak - ki bu elbette muazzam bir zorluk olacak.
Ekranın alt kısmında
Biyoloji aldıysanız, telaffuz edilmesi hoş olan endoplazmik retikulumun (ER) hafif bir hatırasına sahip olabilirsiniz. Ayrıca, çekirdeğin yakınına yerleştirilmiş, sitoplazma içinde birbirine bağlı düzleştirilmiş keseler ağı olduğunu da hatırlayabilirsiniz.
İlk olarak 1800'lerin sonlarında mikroskop altında görülen ER, proteinleri katlar ve onları hücre dışındaki zorlu ortamda yaşama hazırlar.
Proteinlerin doğru katlanması çok önemlidir; değillerse, Acil Servis onları nihai varış yerlerine taşımayacaktır. Stresli zamanlarda, ER fazla mesai yaparken, yanlış katlanmış veya katlanmamış proteinler birikebilir. Bu, sözde bir katlanmamış protein tepkisini (UPR) tetikler.
Bir UPR, katlanmamış protein birikimini temizleyerek normal hücresel işleyişi tekrar çevrimiçi duruma getirmeye çalışır. Bunu yapmak için, daha fazla protein üretimini önler, kötü katlanmış proteini parçalar ve bir miktar katlanma ile çatlamaya yardımcı olabilecek moleküler makineleri harekete geçirir.
ER tekrar yoluna giremezse ve UPR, hücrenin protein durumunu tekrar hizaya getiremezse, hücre, bir tür hücre intiharı olan apoptoz ile ölüm için işaretlenir.
ER stresi ve buna bağlı UPR, biri diyabet olan bir dizi hastalıkta rol oynamaktadır.
İnsülin, pankreas beta hücreleri tarafından üretilir ve bu hormonun üretimi bir gün içinde değişiklik gösterdiğinden, ER üzerindeki basınç artar ve düşer - bu, bu hücrelerin verimli UPR sinyaline dayandığı anlamına gelir.
Çalışmalar, yüksek kan şekerinin protein sentezi üzerinde artan baskı oluşturduğunu göstermiştir. UPR işleri yoluna koymayı başaramazsa, beta hücreleri işlevsiz hale gelir ve ölür. Beta hücre sayıları azaldıkça, ihtiyaç duyulduğunda artık insülin oluşturulamaz ve diyabet gelişir.
Bunlar, biyomedikal bilime dahil olmak için büyüleyici zamanlar ve bu kısa bakışta da anlaşılacağı gibi, öğrenecek çok şeyimiz var ve eski zemini örtmek, yeni ufuklar açmak kadar faydalı olabilir.
