Umierajúce bunky po sebe nechávajú „odtlačky smrti“. Vedci zistili, že ich môžu zneužiť aj vírusy
Umierajúce bunky po sebe zanechávajú „odtlačok smrti“, ktorý pomáha imunitnému systému upratať ich zvyšky. Vedci zároveň ukázali, že tento proces môžu zneužiť aj vírusy.
Každý deň v tvojom tele odumrie viac ako dvesto miliárd buniek ako súčasť riadeného procesu, ktorý telo potrebuje na normálne fungovanie. Lenže až doteraz vedci predpokladali, že samotné rozpadanie bunky po jej smrti je relatívne jednoduché a do veľkej miery náhodné. Nový výskum publikovaný v časopise Nature Communications ukazuje, že realita je komplikovanejšia a zároveň oveľa zaujímavejšia.
Výskumníci z La Trobe University a WEHI objavili, že umierajúce bunky po sebe zanechávajú na mieste, kde sa nachádzali, akýsi „odtlačok“, teda vrstvu biologického materiálu, ktorú nazvali footprint of death, v skratke FOOD. Dá sa to predstaviť ako stopa po bunke, ktorá už odchádza, no ešte predtým telu ukáže, kde sa má upratovať. A práve v tomto odtlačku sa skrýva niečo, čo vedci predtým nepoznali: osobitný typ bunkových balíčkov, ktoré môžu slúžiť ako navigačné signály pre imunitný systém.
Čo presne je „odtlačok smrti“ a prečo ho telo potrebuje
Bunky v tele sa navzájom dorozumievajú pomocou tzv. extracelulárnych vezikúl, teda drobných membránových balíčkov, ktoré prenášajú proteíny, lipidy, DNA alebo RNA z jednej bunky do druhej. Vedci teraz ukázali, že počas programovanej bunkovej smrti vzniká osobitný podtyp týchto vezikúl, nazvaný F-ApoEVs. Tieto balíčky zostávajú ukotvené priamo na mieste, kde bunka odumierala, a práve toto ich odlišuje od iných podobných štruktúr, ktoré sa môžu od miesta bunkovej smrti vzdialiť.
Prečo na tom záleží? Imunitný systém potrebuje vedieť, kde bunka odumrela, aby mohol prísť, odstrániť zvyšky a zabrániť zbytočnému zápalu. Ak by sa mŕtve bunkové fragmenty hromadili bez kontroly, telo by ich mohlo začať vnímať ako problém. Pri niektorých autoimunitných ochoreniach, napríklad pri systémovom lupuse erytematosus, sa už dlhšie rieši práve to, že zlyhané alebo oneskorené odstraňovanie odumretých buniek môže prispievať k nesprávnej imunitnej reakcii proti vlastným tkanivám.
F-ApoEVs preto môžu fungovať ako záchytné body, ktoré označujú miesto bunkovej smrti a pomáhajú imunitným bunkám nájsť zvyšky skôr, ako začnú robiť problém. Dôležitú úlohu pri tom hrá aj signál na ich povrchu. Vedci upozorňujú najmä na molekulu fosfatidylserín, ktorú imunitné bunky vnímajú ako pokyn „zjedz ma“. Inými slovami, telo má pravdepodobne ešte presnejší systém značkovania bunkového odpadu, než sme si doteraz mysleli.
Neprehliadni
Smrť bunky nie je chaotický kolaps, ale riadená séria krokov
Jedným z kľúčových zistení výskumu je samotný priebeh tvorby odtlačku. Nejde o žiadne náhodné rozpadanie. Proces prebieha v jasne rozpoznateľných morfologických fázach. Najprv sa bunka stiahne a odlepí od podkladu, ku ktorému bola prichytená, pričom zanecháva membránový materiál a dlhé vlákna aktínu. Následne sa na tomto materiáli postupne objavujú signály, ktoré dokážu rozpoznať imunitné bunky. A nakoniec sa membránové štruktúry zaokrúhlia do podoby vezikúl.
Výskumníci zistili, že tvorba tohto odtlačku závisí aj od aktivity proteínu ROCK1, ktorý súvisí so zmenami tvaru bunky a jej sťahovaním počas apoptózy. To neznamená, že bunka po smrti „premýšľa“, ale ukazuje to, že aj jej posledné kroky sú biologicky usporiadané. Bunka sa nerozpadne ako dom po výbuchu. Skôr sa postupne rozoberá tak, aby po sebe nezanechala chaos, ale signály, s ktorými si telo vie poradiť.
„Naše zistenia dokazujú komplexnosť tohto procesu a zdôrazňujú, ako je každý krok kritický pre efektívny rozpad umierajúcej bunky a jej odstránenie imunitným systémom,“ uviedol profesor Ivan Poon, riaditeľ Výskumného centra pre extracelulárne vezikuly na La Trobe University.
Vírusy môžu tento systém využiť vo svoj prospech
Tu prichádza znepokojivá časť. Keď výskumníci sledovali, čo sa deje s týmto procesom počas vírusovej infekcie, narazili na nečakaný jav. Pri bunkách infikovaných vírusom chrípky typu A našli vo FOOD a F-ApoEVs vírusové proteíny aj infekčné vírusové častice. Inými slovami, vírus sa v určitých podmienkach môže dostať do balíčkov, ktoré vznikajú počas upratovania po odumierajúcej bunke.
Systém, ktorý má telu pomáhať, tak môže vírus potenciálne využiť ako úkryt alebo dopravný prostriedok. Netreba to však čítať tak, že vedci práve odhalili jediný alebo hlavný spôsob, akým sa chrípka šíri v tele. Štúdia ukazuje možný mechanizmus, ktorý môže k šíreniu infekcie prispievať a ktorý si zaslúži ďalší výskum. Podobné zistenia sa v minulosti objavili aj pri iných typoch apoptotických vezikúl a vírusoch, čo naznačuje, že nejde o úplne izolovaný jav.
„Čo sme neočakávali, bolo, ako vírusy môžu využiť tento proces a spôsobiť infekciu tým, že sa schovajú vo F-ApoEVs,“ povedala vedúca výskumníčka a doktorandka Stephanie Rutter.
Táto skutočnosť otvára dôležitú otázku. Ak niektoré vírusy dokážu zneužiť podobné bunkové balíčky, mohlo by ich blokovanie alebo presnejšie nasmerovanie imunitnej reakcie predstavovať nový terapeutický cieľ? Výskumníci zatiaľ odpoveď nemajú. Práve preto je objavenie samotného mechanizmu dôležité. Bez pochopenia toho, ako vírus využíva bunkové procesy, sa veľmi ťažko hľadajú spôsoby, ako mu v tom zabrániť.
Vedci zatiaľ nenašli liek, ale nový smer, ako pochopiť zápal, vírusy aj imunitu
Výskum je stále v základnej fáze. Zatiaľ nejde o konkrétny liek, ale o pochopenie toho, ako proces funguje. Ak vieme, ktoré kroky bunkovej smrti sú kľúčové pre komunikáciu s imunitným systémom, môžeme raz lepšie pochopiť, čo sa deje tam, kde tento systém zlyháva.
Pri autoimunitných ochoreniach by jedným zo smerov výskumu mohlo byť posilnenie procesu čistenia, aby imunitný systém odumreté bunky odstraňoval rýchlejšie a presnejšie. Pri vírusových infekciách by naopak mohlo ísť o to, ako vírusom zabrániť využívať F-ApoEVs vo svoj prospech. A keďže bunková smrť hrá dôležitú rolu aj pri nádorových ochoreniach, podobné poznatky môžu pomôcť lepšie pochopiť aj to, ako choré alebo poškodené bunky komunikujú s imunitným systémom. To však zatiaľ zostáva skôr smerom ďalšieho výskumu než hotovým medicínskym riešením.
„Pochopenie tohto základného biologického procesu by mohlo otvoriť nové výskumné cesty na vývoj liečebných postupov, ktoré využijú tieto kroky a pomôžu imunitnému systému lepšie bojovať s chorobami,“ uviedol profesor Poon.
Výskum vznikol v spolupráci vedcov z La Trobe University, WEHI a Toronto Metropolitan University v Kanade. Štúdiu publikoval vedecký časopis Nature Communications.
Telo sa teda ani v momente bunkovej smrti neprestáva organizovať. Umierajúca bunka po sebe môže zanechať presný odkaz, mapu pre imunitný systém, kde upratovať. Problém je, že niektorí nevítaní hostia môžu tieto mapy čítať rovnako dobre ako imunitné bunky. A to je možno najdôležitejší dôvod, prečo tento výskum stojí za pozornosť.
