Aromātu šķēršļi no aizņemtiem ceļmalām, sagrauzti gaļas skapīši un drausmīgas nozieguma vietas; tas ir puves miesas paraksts smirdēt. Neskatoties uz dīvaino aromātu, ķīmiskais savienojums var kalpot nozīmīgam mērķim dzīvā cilvēka ķermenī, liecina jauni pētījumi.
Saskaņā ar jaunu pētījumu, kas tiešsaistē publicēts 30. janvārī žurnālā Cell Metabolism, savienojums, kas pazīstams kā putrescīns, pārveido slēdzi dažās imūnās šūnās, palīdzot tiem apziest mirušos audus organismā. Tas, savukārt, varētu palīdzēt ķermenim novērst sirds slimības.
Autori pētīja gan cilvēka, gan peles šūnas, kā arī dzīvās peles, lai atklātu, kā šīs līķus sagraujošās imūnās šūnas, ko sauc par makrofāgiem, sagrauzto atlieku dēļ no vēdera virpuļo putrescīna.
Ja viņu putrescīna piegāde iztrūkst, makrofāgi cīnās par papildu šūnu patērēšanu, atstājot līķus, lai sakrautu, sadalītu un izvadītu organismā kaitīgas vielas. Mirušie audi, kas izdala toksiskas vielas, var izraisīt iekaisumu un veicināt slimības, tai skaitā aterosklerozi, kurā artērijās uzkrājas taukainas plāksnes un tās var pārsprāgt, izraisot sirdslēkmes vai insultu.
Šīs noplūdušās, "nekrotiskās" šūnas ir "patiešām raksturīgas pazīmei, kas atšķir relatīvi labdabīgus aterosklerozes bojājumus no tiem, kas izraisa slimības", vecākais autors Dr. Ira Tabas, patoloģijas un šūnu bioloģijas profesors Kolumbijas universitātes Vagelos ārstu un ķirurgu koledžā, stāstīja Live Science. Putrescīns ir tikai viens ķermeņa uzkopšanas komandas loceklis, bet, izprotot tā lomu šūnu attīrīšanā, kādreiz varētu palīdzēt ārstiem ārstēt aterosklerozi un daudzas citas kaites, piemēram, autoimūnas slimības un vēzi, piebilda Tabas.
"Makrofāgu spēja ēst vairākas atmirušās šūnas katrā ir ļoti, ļoti svarīga, lai izvairītos no šīm problēmām," viņš teica. Tiek lēsts, ka katru dienu mirst miljardi, "ja pat ne triljoni" šūnu, mūsu ķermenī padarot līķa tīrīšanu par absolūti kritisku mūsu ikdienas sastāvdaļu. "Šī pētījuma pamatā bija izdomāt, kas notiek pēc pirmās mirušās šūnas apēšanas," sacīja Tabass.
Līķu bufete
Atmirušo šūnu attīrīšanas procesu no ķermeņa sauc par efferocitozi, terminu, kas atvasināts no latīņu frāzes "nest uz kapu", teikts paziņojumā, kas apraksta jauno pētījumu. Makrofāgi izceļas ar šūnu līķu apņemšanu un sagremošanu. Citas šūnas palīdz noņemt mirstošos un slimos audus, ja tas ir nepieciešams, bet makrofāgi liek dzīvajiem barot ar šūnu atliekām.
Atsevišķam makrofāgam bieži ir jāiztīra desmitiem šūnu, ja ne vairāk, lai vienmērīgi darbotos efferocitoze, sacīja Dr Nicholas Leeper, Stenfordas Universitātes Medicīnas skolas asinsvadu ķirurģijas profesors, kurš nebija iesaistīts pētījumā. Bet neviens nezināja, kā viens makrofāgs varētu uzņemties šādu darba slodzi. "Tas vienmēr ir bijis noslēpums," viņš teica.
Šīs noslēpuma atrašana varētu būt kritiska, lai ārstētu cilvēkus ar aterosklerozi, Līpers stāstīja Live Science. Kā liecina 2017. gada pārskats žurnālā Circulation, pierādījumi liecina, ka efferocitoze kļūst bojāta artērijās, atstājot stiprinājuma plāksnes nestabilām un caurlaidīgām. Kad plāksne plīst, proteīni, kas norobežoti struktūras iekšpusē, eksplodē un signalizē par trombocītu armiju, kas pulcējas vietā. Trombocīti uztver plīsumu kā brūci, kurai nepieciešams sarecēt, bet patiesībā trombocīti galu galā aizsērē artēriju, izraisot insultu, sirdslēkmi vai pēkšņu sirdsdarbības apstāšanos, sacīja Tabas.
"Tas ir trombocītu spraudnis, kas mūs dara," atzīmēja Tabs. Eferocitozes atjaunošana veselīgā līmenī teorētiski varētu novērst audu nāvi un plāksnes plīsumus, taču zinātniekiem vispirms ir jāsaprot, cik pilnībā funkcionējoši makrofāgi patērē tik daudz šūnu.
Tā Tabs un viņa kolēģi sarīkoja vakariņas cilvēku makrofāgiem, papildinot ar mirušo šūnu bufeti.
Lai sagrābtu maltīti, makrofāgi izmanto olbaltumvielu ar nosaukumu Rac1, lai konstruētu dzīvos pavedienus, kas stiepjas no viņu šūnas. Kvēldiegi aizsprostojas uz šūnu līķiem un tos spolē makrofāgā, kur mirušās šūnas tiek sadalītas to sastāvdaļās. Patērējot šo našķi, makrofāgi sagremo arī dažus no saviem Rac1 proteīniem. Atlikušais Rac1 jārealizē, pirms makrofāgi var uzņemt citu ēdienu, secināja komanda - bet, pirmkārt, šūna kaut ko pieprasa, lai uzturētu apetīti.
Izrādās, ka pirmā maltīte, ko iztērējis makrofāgs, palīdz šūnai rosināt ēst arvien vairāk. Olbaltumvielas atmirušajās šūnās tiek sadalītas atsevišķās aminoskābēs, ieskaitot tādas, kuras sauc par arginīnu. Ferments uzņem arginīnu, pārveido to molekulā, ko sauc par ornitīnu, un pēc tam šo produktu nodod otrajam fermentam. Ornitīns tiek pārveidots par putrescīnu, kas, savukārt, sāk ķēdes reakciju, kas liek jebkuram atlikušajam Rac1 ieslīdēt pārslodzes režīmā un veidot kvēldiegus efektīvāk nekā iepriekš. Uzpūstais Rac1 ļauj makrofāgiem pāriet pēc vairāk pārtikas.
Izsalkušo makrofāgu izmantošana
Komanda mēģināja bloķēt putrescīna ražošanu gan cilvēka, gan peles makrofāgos un atklāja, ka šūnas vairs nevar patērēt vairākas ēdienreizes vienā sēdē. Pētnieki prātoja, cik zems putrescīna līmenis varētu veicināt aterosklerozi. Slimības peles modelī komanda atklāja, ka dzīvniekiem ar progresējošiem simptomiem trūkst putrescīna ražošanas līnijas galvenā komponenta: enzīma, kas arginīnu pārveido ornitīnā, kas pazīstams kā argināze-1.
Mēģinot ārstēt dzīvniekus, komanda pievienoja mazas putrescīna devas tieši dzīvnieku dzeramajam ūdenim. (Izšķīdis un piegādāts mazās devās, super-smirdīgais savienojums vairs neizdala aizskarošu smaku.) Pēc apstrādes peļu makrofāgi šķietami patērēja šūnas, un dzīvnieku plāksnes sāka sarukt.
Lai savienotu peļu punktus ar cilvēkiem, komanda arī atlasīja makrofāgus no cilvēkiem ar agrīnu un progresējošu aterosklerozi un atzīmēja līdzīgu modeli: makrofāgi no tiem, kuriem ir attīstītāka slimība, bija aprīkoti ar mazāk argināzes-1. Ņemot vērā, ka putrescīna veidošanās ļoti līdzīgi darbojas pelēm un cilvēkiem, teorētiski ar aterosklerozi var ārstēt ārstēšanu, kas manipulē ar šo veidošanos.
"Es nespiestu putrescīnu kā ārstēšanu", konkrēti, bet, lai veicinātu efferocitozi citos veidos, varētu izstrādāt citas terapijas, sacīja Tabas. Lielās devās putrescīns var būt toksisks cilvēkiem un dzīvniekiem un izraisīt zarnu trakta satraukumu, viņš sacīja. Galvenais ir tas, ka, pareizi izsitoties, efferocitoze palīdz uzturēt cilvēku veselību un novērst slimības, sacīja Tabas.
Iespējams, ka "kāds varētu veicināt šūnu pārveidošanu situācijā, kas izraisītu lielāku eferocitozi un bojāto artēriju atjaunošanos", tiešraidē pastāstīja Dr Ira Goldbergs, NYU Langone Health Endokrinoloģijas, diabēta un metabolisma nodaļas direktors. Zinātne e-pastā. "Vēl svarīgāk, šis process, iespējams, ir līdzīgs tam, kas notiek citās situācijās, kurās notiek šūnu nāve," sacīja Goldbergs, kurš jaunajā pētījumā nebija iesaistīts.
Piemēram, pētījumi liecina, ka efferocitoze ir nepareiza tādās autoimūnās slimībās kā vilkēde, kurā mirušās šūnas uzkrājas limfmezglos un traucē imūno šūnu darbību. Vēža šūnas izvairās no makrofāgu ēšanas, izsūtot tā sauktos "neēd man" signālus, tāpēc, lai palielinātu efferocitozi audzēja vietās, tā varētu būt vēža ārstēšanas mērķa forma. Tomēr pagaidām ieskats efferocitozes jomā varētu būt nozīmīgs solis sirds slimību ārstēšanā, sacīja Līpers.
"Ar sirds un asinsvadu slimībām saistītā ceļa nozīmi nevar pārspīlēt ... Būtībā visiem pieaugušajiem Rietumu pasaulē ir sava veida ateroskleroze," sacīja Leepers. Mērķis var sākt attīstīties jau pusaudža gados, viņš teica. Pats Leepers nesen izstrādāja medikamentu, kas palīdz makrofāgiem atpazīt un ēst mirstošās šūnas pelēm ar aterosklerozi. Tā kā zinātnieki turpina atklāt dažādas ķīmiskās reakcijas, kas saistītas ar efferocitozi, zāļu izstrādātāji var iemācīties veicināt procesu, izmantojot dažādas terapijas.
Leepers sacīja, ka pētījumu līnija kādreiz varētu izraisīt ārstēšanu, lai pievērstos "vairākiem pasaules labākajiem slepkavām".
