Jak váš imunitní systém využívá chaos k prevenci nemocí
Nový výzkum, který se objeví v časopise Příroda komunikaceodhaluje nový mechanismus, který hraje v buněčné funkci. Chaotické výkyvy koncentrací bílkovin pomáhají udržovat bdělost a funkčnost našeho imunitního systému a předcházejí chronickým onemocněním, jako je rakovina a cukrovka.
Moderní výzkum objevil mnoho vadných mechanismů, které hrají roli v rakovině, ale vědě zbývá ještě co objevit.
Na buněčné úrovni se některé z těchto mechanismů točí kolem toho, co lékaři nazývají signální dráhy. Buněčné signální dráhy regulují růst, přežití a proliferaci buněk.
U rakoviny jsou některé signální proteiny hyperaktivní, což vede k růstu a proliferaci nádorových buněk, zatímco jiné - které by normálně působily jako tumor supresory - nefungují správně.
Pochopení dynamiky, která v buňkách hraje, je proto klíčem k prevenci a překonání rakoviny a mnoha dalších chronických onemocnění.
Nový výzkum mohl v tomto ohledu prolomit nový směr, protože tři vědci objevili nový mechanismus buněčné regulace: chaos.
Doktorský pracovník Mathias Heltberg a profesor Mogens Høgh Jensen - oba z institutu Niels Bohr na univerzitě v Kodani v Dánsku společně se Sandeepem Krishnou z Národního centra pro biologické vědy v indickém Bangalore se rozhodli prozkoumat, jak konkrétní protein stimuluje gen aktivita.
Vědci zjistili, že odpovědí je chaotická dynamika. Protein, který studovali, je Nuclear factor-κB (NF-kB).
NF-kB je klíčem k udržení bdělosti a funkčnosti imunitního systému těla. Zjištění tedy mohou pomoci odvrátit více než rakovinu: cukrovka a Alzheimerova choroba by také mohly být cílem, pokud vědci lépe pochopí, jak funguje přirozená obrana těla.
Chaos je nezbytný pro imunitní odpověď
NF-kB je transkripční faktor, který je kritický jak pro „vrozené, tak pro adaptivní imunitní funkce“, a také zprostředkovává zánětlivé reakce. Výsledkem je, že jeho hladiny v těle kolísají s časem a ovlivňují funkci genů a buněk.
Nedávné studie ukázaly, že signalizace NF-kB také hraje klíčovou roli v rakovině a poskytuje spojení mezi vývojem rakoviny a zánětem.
V této studii profesor Jensen a jeho kolegové pomocí matematických výpočtů a laboratorních experimentů ukázali, že chaotické vzestupy a pády koncentrací NF-kB aktivují geny, které by jinak mlčely.
Studie ukázala, že protein NF-kB musí být v chaotickém stavu, aby aktivoval správné geny, které umožňují optimální imunitní odpověď.
Vědci dosud věřili, že všechny živé organismy se vyhýbají chaotické dynamice. Nová studie však tuto víru zpochybňuje, protože vědci ukazují, že chaotické výkyvy v koncentracích bílkovin jsou pro aktivaci klíčových genů zásadní.
„Chaos je matematicky dobře definovaná dynamika, která se například dříve používala k vysvětlení velkých změn v systémech počasí,“ vysvětluje profesor Jensen.
"S enormní složitostí, která charakterizuje živé bytosti vyššího řádu, je evidentní, že v různých typech systémů nastane chaotická dynamika." Ale to, jak v živých buňkách hraje chaos rozhodující roli, je zcela nové, “dodává výzkumník.
Důsledky pro cukrovku, rakovinu, Alzheimerovu chorobu
Vědci také zaznamenávají terapeutické důsledky těchto zjištění. Heltberg, spoluautor studie, říká, že nové léky by mohly „zajistit správnou funkci bílkovin“.
"Terapie by také mohla zahrnovat odebrání a testování buněk z těla, aby se zjistilo, zda jsou buňky ve správném stavu, aby měly správné výkyvy," pokračuje Heltberg.
"Pokud tomu tak není, je možné předvídat a objevovat nemoci dříve, než se objeví."
Prof.Jensen souhlasí:
"Výsledky mohou mít obrovský dopad na naše chápání toho, jak funguje imunitní systém a jak lze zabránit výskytu některých nejzávažnějších onemocnění, včetně cukrovky, rakoviny a Alzheimerovy choroby."
Prof. Mogens Høgh Jensen
