Proteín spojený so smrťou buniek môže vysvetľovať, prečo krv s vekom horšie funguje. Vedci odhalili, čo robí s krvotvornými bunkami
Vedci zistili, prečo krvotvorné kmeňové bunky s vekom slabnú. Proteín MLKL im poškodzuje mitochondrie, čo môže oslabovať krvný aj imunitný systém.
Už si si určite všimol, že s pribúdajúcim vekom sa tvoje telo horšie bráni infekciám a pomalšie sa zotavuje z chorôb. Za týmto problémom stojí aj postupné oslabovanie kmeňových buniek v kostnej dreni, ktoré vyrábajú všetky typy krvných buniek. Vedci z Japonska a USA teraz odhalili mechanizmus, ktorý môže vysvetľovať, prečo tieto bunky s vekom strácajú svoju silu.
Za starnutím krvotvorných buniek stoja poškodené mitochondrie
Hematopoetické kmeňové bunky sú pre tvoj organizmus mimoriadne dôležité. Ide o bunky v kostnej dreni, z ktorých vznikajú všetky hlavné typy krviniek, červené krvinky, biele krvinky aj krvné doštičky. Zároveň sa vedia samy obnovovať, takže telo má neustále zásobu buniek, z ktorých môže vytvárať novú krv.
Kým je človek mladý, tento systém funguje pomerne spoľahlivo. Kmeňové bunky priebežne dopĺňajú krv a udržiavajú rovnováhu medzi rôznymi typmi krviniek. S vekom sa však tento mechanizmus začne kaziť. Tieto bunky strácajú výdrž, horšie sa obnovujú a častejšie produkujú len niektoré druhy krviniek. Výsledkom je, že krvný aj imunitný systém už nefungujú tak dobre ako kedysi.
Výskumníci pod vedením Dr. Masayukiho Yamashitu zo St. Jude Children’s Research Hospital sa preto zamerali na proteín MLKL. Ten vedci dlhé roky spájali najmä s nekroptózou, teda s typom programovanej bunkovej smrti. V tomto prípade sa však ukázalo, že jeho úloha môže byť oveľa zákernejšia. Nemusí bunku priamo zabiť, no zrejme jej vie výrazne poškodiť fungovanie.
„Objavili sme neočakávaný jav v kmeňových bunkách myší bez proteínu MLKL, ktoré sme opakovane vystavovali stresu. Zmeny spojené so starnutím boli výrazne zmiernené, hoci sme nezaznamenali žiadny rozdiel v odumieraní buniek. To nás priviedlo k otázke, či tento mechanizmus môže spôsobovať funkčné zmeny aj bez toho, aby bunky zabíjal,“ vysvetľuje Dr. Yamashita.
Proteín spojený so smrťou buniek ich tentoraz nezabíjal
Tím pracoval s viacerými skupinami myší. Jedna bola bežná, ďalším chýbal proteín MLKL a iným zasa proteín RIPK3. Zvieratá potom vedci vystavovali rôznym typom stresu, ktoré majú napodobniť podmienky spájané so starnutím, napríklad zápalu, replikačnému stresu alebo onkogénnemu stresu.
Neprehliadni
To, čo sa následne ukázalo v krvotvorných kmeňových bunkách, bolo pre výskumníkov nečakané. MLKL sa v týchto bunkách nesprával ako proteín, ktorý by rovno spúšťal ich smrť. Po aktivácii sa presúval do mitochondrií, teda do štruktúr, ktoré bunke vyrábajú energiu. A práve tam začal narúšať ich fungovanie. Poškodzoval ich štruktúru, znižoval membránový potenciál a zhoršoval výrobu energie. Bunka pritom neumrela, no postupne začala fungovať tak, ako keby bola staršia, než v skutočnosti je.
A práve v tom spočíva hlavná pointa objavu. Nejde o situáciu, keď bunky vo veľkom hynú. Skôr o pomalé vnútorné opotrebovanie, ktoré ich pripravuje o výkon. Je to podobné, ako keď motor ešte beží, no už neťahá ako predtým, pretože má poškodené dôležité súčiastky.
Keď MLKL chýbal, krvotvorné kmeňové bunky fungovali lepšie
Keď vedci proteín MLKL odstránili alebo zablokovali jeho aktivitu, stav kmeňových buniek sa výrazne zlepšil. Tieto bunky si lepšie udržali schopnosť obnovy, vytvárali zdravšie imunitné bunky a odolávali poškodeniu DNA lepšie než bunky, v ktorých bol MLKL aktívny. Stabilnejšie fungovali aj ich mitochondrie, a to dokonca aj v podmienkach stresu alebo vo vyššom veku.
Dôležité pritom je, že tieto zmeny nesúviseli s veľkým prepisovaním génovej aktivity. To naznačuje, že MLKL zrejme nepôsobí hlavne tak, že by bunke menil genetický program. Skôr to vyzerá, že zasahuje priamo do jej vnútorného fungovania a poškodzuje štruktúry, od ktorých závisí jej výkon. Inak povedané, problém zrejme nie je v tom, čo má bunka zapísané v DNA, ale v tom, že jej vnútorné mechanizmy prestávajú pracovať tak, ako by mali.
Vedci odhalili mechanizmus, ktorý môže stáť za starnutím krvného systému
Tento objav je dôležitý preto, že spája viacero typov bunkového stresu s jedným spoločným problémom, poškodzovaním mitochondrií. Inak povedané, nezáleží len na tom, aký druh záťaže bunky zažívajú. Či už ide o zápal, poškodenie DNA alebo iný stres spojený so starnutím, všetky tieto vplyvy sa zrejme môžu zbiehať v jednom bode. Tým bodom je aktivácia MLKL, ktorá následne poškodzuje mitochondrie a oslabuje krvotvorné kmeňové bunky.
To je dôležité aj preto, že práve tieto bunky stoja na začiatku tvorby celej krvi. Ak sa časom zhorší ich stav, neoslabí sa len samotná krvotvorba, ale aj schopnosť tela obnovovať sa a brániť sa infekciám.
„Z dlhodobého hľadiska by tento výskum mohol viesť k terapiám, ktoré zachovajú funkciu hematopoetických kmeňových buniek. To by v konečnom dôsledku mohlo zlepšiť zotavovanie a dlhodobé zdravie pacientov podstupujúcich chemoterapiu, ožarovanie alebo transplantáciu,“ dodáva Dr. Yamashita.
Zatiaľ však treba zostať opatrný. Ide o výskum na myšiach a o objasnenie biologického mechanizmu, nie o hotovú liečbu pre ľudí. Napriek tomu je to dôležitý posun. Ak totiž vedci vedia, čo bunky oslabuje, v budúcnosti môžu hľadať spôsob, ako tento proces pribrzdiť alebo narušiť skôr, než sa krvný a imunitný systém výraznejšie zhoršia.
MLKL zrejme bunky nezabíja. Namiesto toho urýchľuje ich úpadok
Štúdia publikovaná v časopise Nature Communications ukazuje, že proteín MLKL nemusí v krvotvorných kmeňových bunkách fungovať tak, ako si vedci doteraz mysleli. Namiesto toho, aby spúšťal ich smrť, zrejme zhoršuje stav ich mitochondrií a tým ich postupne oslabuje. Bunky tak neumierajú, ale strácajú schopnosť fungovať naplno.
Práve to môže pomôcť vysvetliť, prečo krvný a imunitný systém s vekom slabnú.
