Vonj se vije od prometnih cest, razbitih omaric za meso in grozovitih prizorišč zločinov; to je smrad smrdečega mesa. Nove raziskave kažejo, da kemična spojina kljub svoji grozni aromi služi pomembnemu namenu v živem človeškem telesu.
Nova raziskava, objavljena na spletu, 30. januarja, v reviji Cell Metabolism, je spojina, znana kot putrescin, sprožila stikalo v določenih imunskih celicah, ki jim pomaga požirati odmrla tkiva v telesu. To bi lahko pomagalo telesu, da prepreči srčne bolezni.
Avtorji so preučevali človeške in mišje celice, pa tudi žive miši, da bi razkrili, kako te imunske celice, ki se drobijo trupla, imenovane makrofagi, v prebavilih ostajajo vrtine v prebavilih.
Če njihova dobava gnojila primanjkuje, se makrofagi borijo za zaužitje dodatnih celic, puščajo trupla, da se kopičijo, razgrajujejo in izpuščajo škodljive snovi v telo. Odmrla tkiva, ki puščajo strupene snovi, lahko sprožijo vnetje in prispevajo k boleznim, vključno z aterosklerozo, pri kateri se na arterijah naberejo maščobne obloge in lahko počijo, kar sproži srčni napad ali kap.
Te puščajoče, "nekrotične" celice so "resnično zaščitni znak tega, kar razlikuje razmeroma benigne aterosklerotične lezije od tistih, ki povzročajo bolezen," je povedala višja avtorica dr. povedal Live Science. Putrescine je le en član telesne gospodinjske ekipe, vendar bi razumevanje njegove vloge pri čiščenju celic nekoč lahko pomagalo zdravnikom pri zdravljenju ateroskleroze in številnih drugih bolezni, kot so avtoimunske bolezni in rak, je dodal Tabas.
"Sposobnost makrofagov, da pojedo več mrtvih celic, je zelo, zelo pomembna, da se tem težavam izognemo," je dejal. Ocenjuje se, da v našem telesu vsak dan umrejo milijarde, če ne trilijonov celic, zaradi česar je čiščenje trupel absolutno kritična sestavina našega vsakdanjega zdravja. "Osnova te študije je bila ugotoviti, kaj se zgodi potem, ko poje prvo mrtvo celico," je dejal Tabas.
Bife trupel
Postopek čiščenja mrtvih celic iz telesa se imenuje eferocitoza, izraz, ki izhaja iz latinske fraze "prenašati v grob", piše v izjavi, ki opisuje novo raziskavo. Makrofagi so odlični pri zaužitju in prebavi celičnih trupel. Druge celice pomagajo odstraniti umirajoče in obolelo tkivo, kadar je to potrebno, vendar makrofagi preživijo goli celični odpadki.
Posamezni makrofag mora pogosto očistiti na desetine celic, če ne več, da tekoča poteče eferocitoza, je dejal dr. Nicholas Leeper, profesor vaskularne kirurgije na Medicinski fakulteti na univerzi Stanford, ki ni bil vključen v raziskavo. Toda nihče ni vedel, kako lahko en sam makrofag prevzame takšno delovno obremenitev. "Vedno je bila skrivnost," je dejal.
Razkrivanje te skrivnosti je lahko ključnega pomena za zdravljenje ljudi z aterosklerozo, je Leeper povedal Live Science. Dokazi kažejo, da eferocitoza postane okvarjena na obolelih arterijah, puščajoče ploščice postanejo nestabilne in puščajo, kaže pregled v 2017 v reviji Circulation. Ko se plošča zruši, se proteini, ki se izločijo v strukturo, razpočijo in sporočijo vojski trombocitov, da se zberejo na mestu. Trombociti zaznavajo rupturo kot rano, ki se mora strjevati, vendar dejansko trombociti na koncu zamašijo arterijo, kar vodi v možgansko kap, srčni infarkt ali nenadni srčni zastoj, je dejal Tabas.
"To je trombocitni čep, ki je pri nas," je opozoril Tabas. Ponovna vzpostavitev eferocitoze na zdravi ravni bi lahko teoretično preprečila smrt tkiva in rupturo plakov, vendar morajo znanstveniki najprej razumeti, kako popolnoma funkcionalni makrofagi porabijo toliko celic.
Tako so Tabas in njegovi sodelavci priredili večerjo za človeške makrofage, skupaj s bifejem mrtvih celic.
Makrofagi za pridobivanje obroka uporabljajo protein, imenovan Rac1, za izgradnjo žilavih nitk, ki segajo iz njihovega celičnega telesa. Vlakna se prilepijo na celična trupla in jih odvlečejo v makrofag, kjer se pokojne celice razgradijo na svoje sestavne dele. Med uživanjem te prigrizke makrofag prebavi tudi nekaj lastnih beljakovin Rac1. Skupina je ugotovila, da mora preostali Rac1 revitalizirati, preden makrofag sprejme drugi obrok, toda najprej mora celica nekaj, kar bi zmanjšalo apetit.
Izkazalo se je, da prvi obrok, ki ga požre makrofag, pomaga spodbuditi celico, da jedo več in več. Beljakovine v mrtvih celicah se razgradijo na posamezne aminokisline, vključno z eno, imenovano arginin. Encim prevzame arginin, ga pretvori v molekulo, imenovano ornitin, nato pa ta produkt preide v drugi encim. Ornitin se spremeni v putrescin, ki povzroči verižno reakcijo, ki povzroči, da preostali Rac1 preide v overdrive in ustvari filamente bolj učinkovito kot prej. Izmučen Rac1 omogoča makrofagu, da požene več hrane.
Pridobivanje lačnih makrofagov
Skupina je poskušala preprečiti proizvodnjo potrescina tako v človeških kot mišjih makrofagih in ugotovila, da celice ne morejo več zaužiti več obrokov v enem sedenju. Raziskovalci so se spraševali, kako lahko nizke ravni Putrescina prispevajo k aterosklerozi. V mišjem modelu bolezni je skupina ugotovila, da živali z napredovanimi simptomi nimajo ključne sestavine proizvodne linije Putrescina: encima, ki arginin pretvori v ornitin, znan kot arginaza-1.
V poskusu zdravljenja živali je ekipa dodala nizke odmerke Putrescina neposredno v pitno vodo živali. (Ko se raztopi in da v majhnih odmerkih, super smrdljiva spojina ne oddaja več žaljivega vonja.) Po zdravljenju se zdi, da so mišji makrofagi porabili celice učinkoviteje in živalski plaki so se začeli krčiti.
Da bi povezali pike od miši z ljudmi, je skupina vzorčila tudi makrofage pri ljudeh z zgodnjo in napredno aterosklerozo in opazila podoben vzorec: Makrofagi pri tistih z bolj napredno boleznijo so bili opremljeni z manj arginaze-1. Glede na to, da tvorba putreskina deluje zelo podobno pri miših in ljudeh, bi teoretično lahko zdravljenje, ki manipulira s to tvorbo, zdravilo aterosklerozo.
"Zlasti ne bi zagovarjal Putrescina kot zdravljenja," vendar bi lahko razvili druge terapije, da bi na druge načine spodbudili eferocitozo, je dejal Tabas. V velikih odmerkih je Putrescin lahko strupen za ljudi in živali in povzroča prebavne stiske, je dejal. Glavna točka je, da eferocitoza, ko se pravilno razvije, pomaga ohranjati zdravje ljudi in preprečuje bolezni, je dejal Tabas.
Mogoče je mogoče, da bi "človek lahko pripeljal pretvorbo celic v situacijo, ki bi povzročila več eferocitoze in popravilo poškodovanih arterij," je za Live povedala dr. Ira Goldberg, direktorica oddelka za endokrinologijo, diabetes in presnovo v zdravstvu NYU Langone Health. Znanost v e-poštnem sporočilu. "Pomembneje je, da bo ta postopek verjetno podoben tistemu, ki se dogaja v drugih situacijah, ki povzročajo smrt celic," je dejal Goldberg, ki ni bil vključen v novo študijo.
Raziskave na primer kažejo, da se eferocitoza razširi pri avtoimunskih boleznih, kot je lupus, pri katerih se mrtve celice kopičijo v bezgavkah in motijo delovanje imunskih celic. Rakne celice se izogibajo uživanju makrofagov s pošiljanjem tako imenovanih signalov "ne jej me", zato bi lahko okrepitev eferocitoze na tumorskih mestih služila kot ciljna oblika zdravljenja raka. Čeprav je vpogled v eferocitozo lahko pomenil "velik napredek" pri zdravljenju srčnih bolezni, je dejal Leeper.
"Pomembnosti poti, povezane s srčno-žilnimi boleznimi, ni mogoče preceniti ... V bistvu imajo vsi odrasli v zahodnem svetu nekakšno aterosklerozo," je dejal Leeper. Kuge se lahko začnejo razvijati že v adolescenci, je dejal. Leeper sam je pred kratkim razvil zdravilo, ki pomaga makrofagom prepoznati in jesti umirajoče celice pri miših z aterosklerozo. Ko znanstveniki še naprej odkrivajo različne kemične reakcije, povezane z eferocitozo, se lahko razvijalci zdravil naučijo spodbujati postopek z različnimi terapijami.
Leeper je dejal, da lahko raziskava nekega dne privede do zdravljenja z naslovom "več najboljših morilcev na svetu."
