Vanderbilt universiteto Medicinos mokyklos (JAV) mokslininkai, atlikę tyrimą su kirmėlėmis, atskleidė iki šiol nežinomą senėjimo adaptaciją. Paaiškėjo, kad senstant ląstelės aktyviai pertvarko vieną didžiausių ir sudėtingiausių savo struktūrų.
Šis atradimas ne tik padeda geriau suprasti ląstelinio senėjimo mechanizmus, bet ir leidžia manyti, kad ateityje gali išryškėti naujas vaistų taikinys su amžiumi susijusioms lėtinėms ligoms gydyti.
Senstant žmonėms ir kitiems gyvūnams, ląstelėse kinta endoplazminio tinklo (ET) struktūra. ET – tai labai išsišakojusi viduląstelinė transporto sistema, svarbi įvairiems biocheminiams procesams, pavyzdžiui, baltymų lankstymui.
Šiuos struktūrinius pokyčius ląstelės įgyvendina pasitelkdamos ET-fagiją – mechanizmą, atrastą palyginti neseniai.
ET-fagija yra viena iš autofagijos formų. Autofagija – natūralus procesas, kai ląstelės virškinimo fermentai skaido ir perdirba pažeistus ar nebereikalingus komponentus. ET-fagijos metu selektyviai „taikomasi“ į tam tikras endoplazminio tinklo sritis – pavyzdžiui, pažeistas arba perteklines, galinčias trukdyti ląstelės funkcijoms – ir jos suskaidomos.
Naujas tyrimas parodė, kad ET-fagija dalyvauja ne tik apsauginiuose procesuose, bet ir sveiko senėjimo mechanizmuose, galbūt prisidėdama 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 ląstelė išdėsto ir organizuoja šias sistemas savo sudėtingoje vidinėje architektūroje“, – aiškina biologas Krisas Burkewitzas iš Vanderbilt universiteto.
Eukariotinių ląstelių veikimas priklauso ne tik nuo atskirų organelių efektyvumo, bet ir nuo jų tarpusavio išsidėstymo bei pasiskirstymo ląstelėje.
Pasak K. Burkewitzo, ląstelę galima palyginti su gamykla: vien to, kad joje yra visa reikalinga įranga, nepakanka – gamyba nebus našiai organizuota, jei įrenginiai išdėstyti netinkamai ir tarpusavyje nesuderinti.
„Kai erdvė ribota arba pasikeičia gamybos poreikiai, gamyklai tenka perdėlioti įrangos išdėstymą, kad ji galėtų gaminti tai, ko reikia. Jei tvarka sugriūva, gamyba tampa labai neefektyvi“, – sako K. Burkewitzas.
Čia ypač svarbus 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 savotiškas karkasas citozolyje: dėl savo sudėtingos formos jis padeda išdėstyti ir organizuoti kitas ląstelės dalis. Tam tikromis sąlygomis ET struktūra gali kisti, tačiau daugelis šių procesų ypatumų vis dar išlieka menkai ištirti.
Nors endoplazminis tinklas atlieka daugybę svarbių funkcijų, dar nepakankamai aišku, kaip ir kodėl jo struktūra keičiasi senstant eukariotiniams organizmams.
Siekdami ištirti ET vaidmenį senėjime, tyrėjai analizavo nematodus Caenorhabditis elegans, plačiai naudojamus kaip modelinius organizmus. Šios smulkios kirmėlės yra skaidrios ir greitai sensta, todėl itin tinka gyvų ląstelių pokyčiams laikui bėgant stebėti.
K. Burkewitzas su kolegomis taikė fluorescencinę ir elektroninę mikroskopiją, kad užfiksuotų endoplazminio tinklo dinamiką jaunų ir senų nematodų ląstelėse. Jie aptiko ryškius su amžiumi susijusius struktūrinius pokyčius.
Nematodams senstant, šiurkščiojo ET kiekis ląstelėse smarkiai sumažėjo, o lygausiojo ET struktūra pakito tik nežymiai.
Nors reikalingi papildomi tyrimai, kad būtų patikslinta šių pokyčių reikšmė, rezultatai gali padėti paaiškinti platesnius senėjimo padarinius. Pavyzdžiui, tai galėtų būti susiję su mažėjančiu organizmo gebėjimu palaikyti funkcionalius baltymus arba su metaboliniais pokyčiais, lemiančiais kitokį riebalų kaupimąsi.
Tyrimo autoriai pabrėžia, kad endoplazminio tinklo pertvarkymas senstant yra „aktyvus ir apsauginis atsakas“.
Šiuolaikinė medicina padeda žmonėms gyventi vis ilgiau, neretai peržengiant ir 100 metų ribą. Vis dėlto ilgesnis gyvenimas ne visuomet reiškia geresnę sveikatą: daugelis žmonių paskutinius dešimtmečius praleidžia kovodami su silpnumu ir lėtinėmis ligomis.
Ateities tyrimuose bus siekiama dar detaliau ištirti endoplazminio tinklo dinamiką senėjimo metu: tiksliai nustatyti, kas ir kodėl vyksta, bei kaip šias žinias būtų galima pritaikyti skatinant sveiką ilgaamžiškumą.
„Endoplazminio tinklo pokyčiai prasideda palyginti anksti senėjimo procese. Viena įdomiausių to pasekmių yra ta, kad šie pokyčiai gali būti savotiškas trigeris vėliau pasireiškiantiems sutrikimams ir ligoms“, – teigia K. Burkewitzas.
