Η πρόοδος στην ιατρική έχουν επιτρέψει στους ανθρώπους να ζουν περισσότερο από ποτέ, αλλά για πολλούς, τα επιπλέον αυτά χρόνια δεν συνοδεύονται από καλή υγεία. Η γήρανση είναι φυσικό μέρος της ζωής, αλλά συνδέεται με αυξημένη συχνότητα χρόνιων ασθενειών, όπως διάφοροι καρκίνοι, διαβήτης και νόσος Αλτσχάιμερ.
Ο Κρις Μπέρκεβιτς, επίκουρος καθηγητής κυτταρικής και αναπτυξιακής βιολογίας στο Πανεπιστήμιο Βάντερμπιλτ στο Τενεσί, προσπαθεί να αποσυνδέσει τη γήρανση από τις ασθένειες, με στόχο οι άνθρωποι να παραμένουν υγιείς για περισσότερα χρόνια και να απολαμβάνουν καλύτερα την τρίτη ηλικία. Για να επιτύχει αυτόν τον στόχο, η ερευνητική ομάδα επικεντρώνεται στον τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα οργανώνουν τα εσωτερικά τους διαμερίσματα ή οργανίδια και στο πώς οι δομές των οργανιδίων μπορούν να επηρεάσουν την κυτταρική λειτουργία, τον μεταβολισμό και τον κίνδυνο ασθένειας.
Στην πιο πρόσφατη μελέτη του που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό Nature Cell Biology, ο ερευνητής περιγράφει έναν νέο τρόπο με τον οποίο τα κύτταρα προσαρμόζονται στη διαδικασία γήρανσης: μέσω της ενεργούς αναδιαμόρφωσης του ενδοπλασματικού δικτύου (ΕΔ), ενός από τα μεγαλύτερα και πιο σύνθετα οργανίδια του κυττάρου. Η ομάδα διαπίστωσε ότι τα γερασμένα κύτταρα αναδιαμορφώνουν το ΕΔ μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ER-phagy, η οποία στοχεύει επιλεκτικά συγκεκριμένες υποπεριοχές του δικτύου αυτού για διάσπαση. Το γεγονός ότι η συγκεκριμένη διαδικασία συνδέεται με τη γήρανση, την καθιστά έναν πιθανό θεραπευτικό στόχο για φάρμακα κατά χρόνιων παθήσεων που σχετίζονται με την ηλικία, όπως οι νευροεκφυλιστικές νόσοι και διάφορες μεταβολικές διαταραχές.
«Ενώ πολλές προηγούμενες μελέτες έχουν καταγράψει πώς αλλάζουν τα επίπεδα διαφόρων κυτταρικών μηχανισμών με την ηλικία, εμείς επικεντρωνόμαστε στο πώς η γήρανση επηρεάζει τον τρόπο που τα κύτταρα φιλοξενούν και οργανώνουν αυτούς τους μηχανισμούς μέσα στην πολύπλοκη εσωτερική τους αρχιτεκτονική», εξηγεί ο Κρις Μπέρκεβιτς.
Η αποδοτικότητα της κυτταρικής λειτουργίας και του μεταβολισμού εξαρτάται από το πώς οργανώνονται και διανέμονται αυτοί οι μηχανισμοί μέσα στο κύτταρο. Μια χρήσιμη αναλογία είναι να φανταστούμε ένα εργοστάσιο που κατασκευάζει πολύπλοκα προϊόντα.
«Το εργοστάσιο χρειάζεται πολλές εξειδικευμένες μηχανές, αλλά ακόμα κι αν υπάρχουν όλες, λειτουργεί ομαλά μόνο αν είναι τοποθετημένες στη σωστή θέση και με τη σωστή σειρά», εξηγεί ο ερευνητής. «Όταν ο χώρος είναι περιορισμένος ή οι ανάγκες παραγωγής αλλάζουν, το εργοστάσιο πρέπει να αναδιοργανώσει τη διάταξή του για να παράγει τα σωστά προϊόντα. Αν η οργάνωση καταρρεύσει, η παραγωγή γίνεται πολύ αναποτελεσματική» συμπληρώνει.
Μία από τις μεγαλύτερες και σημαντικότερες δομές σε ένα κύτταρο είναι το ενδοπλασματικό δίκτυο, το οποίο όχι μόνο λειτουργεί ως σημαντικός κόμβος παραγωγής πρωτεϊνών και λιπιδίων, αλλά και ως σκελετός για την οργάνωση άλλων τμημάτων του κυττάρου. Ωστόσο, μέχρτι τώρα, οι επιστήμονες γνώριζαν ελάχιστα για το πώς η δομή του ER μπορεί να αλλάξει στα γηράσκοντα ζώα.
«Δεν προσθέσαμε απλώς ένα κομμάτι στο παζλ της γήρανσης- βρήκαμε ολόκληρη ενότητα που δεν είχε εντοπιστεί ποτέ», λέει ο Έρικ Ντόναχιου, πρώτος συγγραφέας της μελέτης.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν νέα γενετικά εργαλεία και προηγμένη μικροσκοπία φωτός και ηλεκτρονίων για να απεικονίσουν πώς σχηματίζεται και οργανώνεται το ενδοπλασματικό δίκτυο μέσα στα κύτταρα ζωντανών σκουληκιών Caenorhabditis elegans, ενός ευρέως χρησιμοποιούμενου μοντέλου στη μελέτη της γήρανσης. Οι σκώληκες C. elegans διαθέτουν μοναδικούς συνδυασμούς χαρακτηριστικών που τους καθιστούν ιδανικό μοντέλο για τη γήρανση, καθώς είναι διαφανείς και γερνούν γρήγορα, γεγονός που επιτρέπει στους ερευνητές να παρατηρούν τι συμβαίνει μέσα στα κύτταρά τους.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι καθώς τα ζώα γερνούν, μειώνουν δραματικά την ποσότητα του «ακατέργαστου» ΕΔ στα κύτταρά τους, το οποίο εμπλέκεται στη δημιουργία περισσότερων πρωτεϊνών. Η ποσότητα του σωληνοειδούς ΕΔ , το οποίο συνδέεται στενότερα με την παραγωγή λιπιδίων ή λιπών, επηρεάζεται μόνο ελαφρώς. Αυτή η αλλαγή ταιριάζει με ευρύτερα θέματα γήρανσης, όπως η μείωση της ικανότητάς μας να διατηρούμε λειτουργικές πρωτεΐνες και οι μεταβολές στο μεταβολισμό που μας οδηγούν στη συσσώρευση λίπους σε νέα σημεία. Ωστόσο, απαιτείται περισσότερη έρευνα για να αποδειχθεί η αιτιώδης σχέση μεταξύ αυτών των φαινομένων.
Οι ερευνητές θα συνεχίσουν να εξετάζουν τις διαφορετικές δομές του ενδοπλασματικού δικτύου και πώς αυτές μπορούν να προάγουν διαφορετικά μεταβολικά αποτελέσματα σε επίπεδο κυττάρου και ολόκληρου οργανισμού. Καθώς το ενδοπλασματικό δίκτυο αποτελεί έναν από τους κεντρικούς «ρυθμιστές» της οργάνωσης όλων των υπόλοιπων κυτταρικών διαμερισμάτων, είναι κρίσιμο να διερευνηθεί πώς η αναδιαμόρφωσή του στη διάρκεια της γήρανσης επηρεάζει τη δομή και τη λειτουργία άλλων συστατικών του κυττάρου.
«Οι αλλαγές στο ΕΔ εμφανίζονται σχετικά νωρίς στη διαδικασία γήρανσης. Μία από τις πιο συναρπαστικές συνέπειες είναι ότι μπορεί να αποτελεί έναν από τους πυροδοτικούς μηχανισμούς για ό,τι ακολουθεί: δυσλειτουργία και ασθένεια» καταλήγει ο ερευνητής.
Πηγή: Eurekalert
