Mokslininkai atrado iki šiol nežinomą žmogaus organizmo procesą

Kai organizme ima trūkti energijos, ląstelės paprastai laikomos savarankiškomis sistemomis: kiekviena pati rūpinasi savo „jėgainėmis“, šalina pažeistas dalis ir bando išgyventi. Tačiau nauji stebėjimai rodo, kad ši riba gali būti gerokai mažiau aiški, nei manyta. Kai kurios ląstelės, regis, geba ne tik dalytis signalais, bet ir perduoti viena kitai ištisus vidinius energijos gamybos mechanizmus.

Ląstelės pasirodė esančios dosnesnės, nei manyta

Tyrėjų dėmesį patraukė mitochondrijos – ląstelių struktūros, dažnai vadinamos jų elektrinėmis. Jos gamina energiją, reikalingą raumenų darbui, nervinių impulsų perdavimui ir daugeliui kitų organizmo funkcijų. Kai mitochondrijos pažeidžiamos, ląstelė gali pradėti veikti prasčiau arba visai žūti.

Iki šiol buvo manoma, kad ląstelė tokiais atvejais daugiausia remiasi savo ištekliais: bando suremontuoti pažeistas mitochondrijas arba jas suskaido ir pašalina. Tačiau laboratoriniuose žmogaus ląstelių modeliuose mokslininkai užfiksavo kitokį scenarijų. Sveikesnės ląstelės gali perkelti mitochondrijas į kaimynines, kurioms trūksta energijos.

Pats mitochondrijų perdavimo reiškinys mokslininkams nėra visiškai naujas. Apie jį buvo užsiminta ir ankstesniuose tyrimuose, ypač nagrinėjant vėžį, plaučių ligas bei nervų sistemos pažeidimus. Vis dėlto dabar aprašytas procesas išsiskiria tuo, kad mitochondrijos perduodamos ne pavieniui, o kartu su tam tikromis membraninėmis struktūromis, leidžiančiomis jas apsaugoti kelionės metu.

Tai keičia įprastą požiūrį į ląstelių tarpusavio bendravimą. Jos gali ne tik „kalbėtis“ cheminiais signalais, bet ir fiziškai dalytis sudėtingomis vidinėmis struktūromis.

Kaip vyksta neįprastas perdavimas

Stebėtas procesas prasideda tada, kai viena ląstelė patiria didelį energijos stygių arba stresą. Jos membranoje susiformuoja laikinos jungtys, panašios į plonus kanalus. Per juos gali judėti įvairios dalelės, tačiau naujajame tyrime svarbiausias dėmesys skirtas mitochondrijoms.

Kai kuriais atvejais ląstelė donorė mitochondrijas apgaubia membranos fragmentu ir išstumia į tarpląstelinę erdvę. Taip susidaro tarsi mažas biologinis „paketas“. Jį gali perimti kita ląstelė, įtraukti į savo vidų ir panaudoti energijos gamybai.

Svarbu tai, kad perduodamos ne bet kokios mitochondrijos. Stebėjimai leidžia manyti, jog ląstelės geba atrinkti geriau veikiančias struktūras, o pažeistos paliekamos pašalinti. Tai reikštų, kad procesas nėra atsitiktinis atliekų išmetimas. Jis gali būti reguliuojamas ir pritaikytas konkrečiai situacijai.

Tyrėjai taip pat pastebėjo, kad po tokio perdavimo nusilpusios ląstelės kurį laiką atgauna dalį energijos gamybos pajėgumo. Jos tampa atsparesnės stresui ir gali ilgiau išlikti gyvybingos. Kol kas neaišku, kiek ilgai trunka šis poveikis ir ar ląstelė vėliau sugeba savarankiškai atkurti savo mitochondrijų atsargas.

Ką tai gali reikšti ligų tyrimams

Naujas mechanizmas ypač domina medicinos mokslą, nes mitochondrijų pažeidimai siejami su daugybe ligų. Tarp jų – neurodegeneraciniai sutrikimai, širdies nepakankamumas, diabetas, kai kurios paveldimos medžiagų apykaitos ligos ir audinių pažeidimai po insulto.

Jeigu ląstelės iš tiesų gali viena kitai perduoti veikiančias mitochondrijas, ateityje tai galėtų tapti gydymo pagrindu. Mokslininkai svarsto, ar būtų įmanoma sustiprinti natūralų procesą arba laboratorijoje paruošti sveikas mitochondrijas ir nukreipti jas į pažeistus audinius.

Tokios idėjos jau svarstomos atliekant ikiklinikinius tyrimus, tačiau iki praktinio gydymo dar toli. Reikėtų įrodyti, kad perkeltos mitochondrijos tikrai pasiekia reikiamas ląsteles, ilgai išlieka veiksmingos ir nesukelia nepageidaujamos imuninės reakcijos.

Dar vienas klausimas – ar šį procesą gali išnaudoti ligas sukeliančios ląstelės. Pavyzdžiui, navikai pasižymi dideliu gebėjimu prisitaikyti prie energijos trūkumo. Jei vėžinės ląstelės perima sveikesnes mitochondrijas, jos teoriškai galėtų tapti atsparesnės gydymui. Todėl tas pats mechanizmas gali būti ir apsauginis, ir žalingas – priklausomai nuo to, kurios ląstelės jį kontroliuoja.

Tyrimas dar neatsako į visus klausimus

Nors atradimas skamba įspūdingai, mokslininkai pabrėžia, kad didžioji dalis stebėjimų atlikta laboratorinėmis sąlygomis. Ląstelių kultūroje procesą galima matyti daug aiškiau nei gyvame organizme, kuriame veikia kraujotaka, imuninė sistema ir sudėtingi audinių barjerai.

Kol kas taip pat nėra pakankamai duomenų, kad būtų galima tiksliai pasakyti, kaip dažnai mitochondrijos perduodamos žmogaus audiniuose. Neaišku, ar tai nuolatinis organizmo priežiūros mechanizmas, ar retas atsakas į didelį stresą. Atsakymų reikės ieškoti naudojant pažangesnius mikroskopijos metodus ir tiriant gyvus audinius.

Vis dėlto pats principas svarbus. Jis rodo, kad žmogaus kūno ląstelės nėra uždaros, viena nuo kitos nepriklausomos salos. Jos gali dalytis ne tik molekulėmis ir cheminėmis žinutėmis, bet ir sudėtingais vidiniais komponentais, padedančiais išsaugoti gyvybę.

Kol kas šis atradimas labiau primena naują durų plyšį nei paruoštą medicinos sprendimą. Tačiau už jo gali slypėti atsakymai į klausimą, kaip audiniai atsigauna po pažeidimo ir kodėl vienos ląstelės išgyvena, kai kitoms pritrūksta jėgų.