Jak mohou buňky a imunitní buňky lidského těla rychle reagovat na fyzikální a chemické změny ve svém prostředí?
Ačkoli genetické mutace mohou způsobit změny vlastností buňky, negenetické mechanismy mohou řídit rychlou adaptaci, v procesu široce nazývaném buněčná plasticita. Buněčná plasticita se podílí na základních biologických procesech v zdraví a nemocí. Například nádorové buňky se mohou posunout z vysoce proliferativního stavu do invazivnějšího stavu, a tak podporovat metastázy rakoviny. Na druhou stranu, během zánětu se imunitní buňky mohou transformovat na buňky, které provádějí zánětlivou reakci a podporují opravu tkání. Nekontrolovaný zánět, který se vymkne kontrole, může vést k poškození tkáně a nakonec k septickému šoku.
Skupina z Institutu Curie v Paříži nyní našla nového viníka těchto procesů na molekulární úrovni; práce, která byla nedávno publikována ve vědeckém časopise Příroda.
Vědci zjistili, že buňky odpovědné za tvorbu metastáz nebo imunitní buňky zapojené do zánětu a skeptického šoku mají zvýšené množství mědi, která je zodpovědná za změny v plasticitě buněk. Zajímavé je, že měď je přijímána do buněk prostřednictvím proteinu zvaného CD44 a kyseliny hyaluronové, o které je také známo, že je součástí mnoha kosmetických produktů. Výzkumný tým již dříve zveřejnil v časopise důkaz o vychytávání kovů CD44 v rakovinných buňkách Přírodní chemie. CD44 je protein, který byl po desetiletí široce studován a nachází se v mnoha typech buněk, včetně buněk imunitního systému, rakovinných buněk, buněk zapojených do hojení ran, progenitorových buněk červených krvinek a mnoha dalších. Vědci ukázali, že měď absorbovaná CD44 se hromadí v mitochondriích buněk, což jsou organely odpovědné za produkci energie.
Další policejní práce na zkoumání základních procesů vedla ke zjištění, že měď řídí metabolismus v těchto mitochondriích, tj. má přímé účinky na produkci energie v buňce. To zase mění hladiny molekul nazývaných metabolity, které ovlivňují způsob čtení genů v buňce. Postiženy byly zejména hladiny NAD(H), které jsou jedním z nejznámějších a nejdůležitějších metabolitů známých v lidských buňkách. Stručně řečeno, tyto změny mají vliv na to, co buňka dokáže a jak vypadá, a ovlivňují její funkci.
Kromě toho vědci vyvinuli nový malý droga-podobná molekula, založená na léku proti cukrovce metforminu, který může blokovat tyto procesy vázáním a inaktivací této mědi. To pak ovlivňuje produkci energie buňky a v konečném důsledku i její funkci. V souvislosti s imunitními buňkami by tak vědci mohli dosáhnout méně agresivních imunitních buněk a utlumit zánět u myších modelů. Tento nový prototyp léku by mohl zachránit myši ze septického šoku.
Ale to nebylo vše. Studie také ukázala, že tyto základní procesy, které jsou základem zánětu, se nacházejí také u rakoviny, přesněji v molekulárních událostech, které mohou vyvolat tvorbu metastáz! Tento přístup by tedy mohl být potenciálně přijat k boji proti metastázám. Vzhledem k tomu, že na septický šok ročně zemře na světě více než 11 milionů lidí a 90 % úmrtí na rakovinu je způsobeno metastázami, existuje nyní velká naděje, že se to podaří rozvinout do nových léků, které by mohly pomoci mnoha pacientům v celosvětovém měřítku.
Celkově tato studie nyní ukazuje velký slib, jak na úrovni základního molekulárního výzkumu, tak na potenciální klinické aplikace. Klade také otázku, kolik mědi je pro nás dobré?
Zdroj: Institut Curie
