Tyrimas su kirmėlėmis, kurį atliko Vanderbilt universiteto Medicinos mokyklos mokslininkai JAV, atskleidė iki šiol nežinomą senėjimo adaptaciją. Ji aktyviai pertvarko vieną didžiausių ir sudėtingiausių mūsų ląstelių struktūrų.
Šis atradimas ne tik padeda geriau suprasti ląstelinę senėjimo mechaniką, bet ir leidžia manyti, kad gali būti atrastas galimas vaistų taikinys su amžiumi susijusioms lėtinėms ligoms gydyti.
Žmonėms ir kitiems gyvūnams senstant, jų ląstelės keičia endoplazminio tinklo (ET) struktūrą. Tai – labai išsišakojusi viduląstelinė transporto sistema, atliekanti svarbų vaidmenį įvairiuose biocheminiuose procesuose, pavyzdžiui, baltymų lankstyme.
Šį struktūros pokytį ląstelės įgyvendina pasitelkdamos ET-fagiją – mechanizmą, atrastą tik prieš keletą metų.
ET-fagija yra tam tikra autofagijos forma. Autofagija – natūralus procesas, kurio metu virškinimo fermentai skaido ir perdirba pažeistus ar nebereikalingus ląstelės komponentus. ET-fagijos metu selektyviai taikomos tam tikros endoplazminio tinklo sritys, pavyzdžiui, pažeistos ar perteklinės, galinčios kelti grėsmę ląstelės funkcijai, ir jos yra suskaidomos.
Naujas tyrimas parodė, kad ET-fagija dalyvauja ne tik apsauginiuose procesuose, bet ir sveiko senėjimo mechanizmuose, galbūt prisideda ir prie gyvenimo trukmės pailgėjimo.
„Daugelis ankstesnių tyrimų fiksavo, kaip senstant kinta atskirų ląstelės mašinų – baltymų kompleksų ir organelių – kiekiai. Mes daugiau dėmesio skiriame tam, kaip senėjimas veikia tai, kaip ląstelės išdėsto ir organizuoja šias sistemas savo sudėtingoje vidinėje architektūroje“, – aiškina biologas Krisas Burkewitzas iš Vanderbilt universiteto.
Eukariotinių ląstelių funkcionavimas priklauso ne tik nuo atskirų organelių efektyvumo, bet ir nuo jų tarpusavio išsidėstymo bei paskirstymo ląstelėje.
Pasak Burkewitzo, ląstelę galima palyginti su gamykla: vien to, kad joje yra visa reikalinga įranga, nepakanka – gamykla neveiks našiai, jei įrenginiai bus netinkamai išdėstyti ir nesuderinti tarpusavyje.
„Kai erdvė ribota arba pasikeičia gamybos poreikiai, gamyklai tenka perdėlioti įrangos išdėstymą, kad ji galėtų gaminti tai, ko reikia, – sako Burkewitzas. – Jei tvarka sugriūva, gamyba tampa labai neefektyvi.“
Čia ir įsijungia endoplazminis tinklas. Jį sudaro kelios struktūrinės dalys, susijusios su skirtingomis funkcijomis. Pavyzdžiui, šiurkštusis ET sintetina, lanksto, rūšiuoja ir transportuoja baltymus, o lygusis ET daugiausia sintetina ir kaupia lipidus bei atlieka kitas užduotis.
Endoplazminis tinklas taip pat veikia kaip karkasas citozolyje – savo sudėtinga forma jis padeda išdėstyti ir organizuoti kitas ląstelės dalis. Tam tikromis sąlygomis ET struktūra gali keistis, tačiau daugelis šių procesų ypatumų išlieka menkai ištirti.
Nors endoplazminis tinklas atlieka daugybę svarbių funkcijų, vis dar nežinome daug apie tai, kaip ir kodėl jo struktūra kinta senstant eukariotiniams organizmams.
Norėdami ištirti ET vaidmenį senėjime, tyrėjai analizavo gyvenančius nematodus Caenorhabditis elegans, plačiai naudojamus kaip modelinius organizmus. Šios smulkios kirmėlės yra skaidrios ir greitai sensta, todėl labai tinka gyvų ląstelių pokyčiams laikui bėgant stebėti.
Burkewitzas su kolegomis taikė fluorescencinę ir elektroninę mikroskopiją, kad užfiksuotų endoplazminio tinklo dinamiką jaunų ir senų nematodų ląstelėse. Buvo aptikti įdomūs su amžiumi susiję struktūriniai pokyčiai.
Nematodams senstant, jų ląstelėse esančio šiurkščiojo ET kiekis smarkiai sumažėjo, o lygausjo ET struktūra pakito tik nežymiai.
Reikalingi papildomi tyrimai, kurie patvirtintų šių pokyčių reikšmę, tačiau tai gali padėti paaiškinti platesnius senėjimo padarinius, pavyzdžiui, mažėjančią organizmo gebą palaikyti funkciškai aktyvius baltymus arba metabolinius pokyčius, lemiančius kitokį riebalų kaupimąsi.
Tyrimo autoriai teigia, kad ET pertvarkymas senstant yra „aktyvus ir apsauginis atsakas“.
Šiuolaikinė medicina padeda žmonėms gyventi vis ilgiau, neretai ir gerokai peržengiant 100 metų ribą. Tačiau ilgesnis gyvenimas ne visuomet reiškia tvirtesnę sveikatą – daug žmonių paskutinius savo gyvenimo dešimtmečius praleidžia kovodami su silpnumu ir lėtinėmis ligomis.
Tolesniuose tyrimuose bus siekiama dar detaliau ištirti endoplazminio tinklo dinamiką senėjimo metu: tiksliai nustatyti, kas ir kodėl vyksta, ir kaip šias žinias būtų galima panaudoti siekiant skatinti sveiką ilgaamžiškumą.
„Endoplazminio tinklo pokyčiai prasideda palyginti anksti senėjimo procese, – teigia Burkewitzas. – Viena įdomiausių to pasekmių yra ta, kad šie pokyčiai gali būti savotiškas trigeris vėliau pasireiškiantiems sutrikimams ir ligoms.“
