Как вашата имунна система използва хаос за предотвратяване на болести
Ново изследване, което се появява в списанието Nature Communications, разкрива нов механизъм, който играе роля в клетъчната функция. Хаотичните колебания в концентрациите на протеини помагат да поддържаме имунната си система нащрек и функционална, предотвратявайки хронични заболявания, като рак и диабет.
Съвременните изследвания разкриха много от дефектните механизми, които играят роля при рака, но науката има още много да открие.
На клетъчно ниво някои от тези механизми се въртят около това, което медицинските експерти наричат сигнални пътища. Клетъчните сигнални пътища регулират растежа, оцеляването и разпространението на клетките.
При рак някои сигнални протеини са хиперактивни, което води до растеж и пролиферация на туморни клетки, докато други - които обикновено действат като туморни супресори - не функционират правилно.
Следователно разбирането на динамиката, която се играе в клетките, е от ключово значение за предотвратяването и преодоляването на рака и много други хронични заболявания.
Новите изследвания може да пробият нова почва в това отношение, тъй като трима учени са открили нов механизъм на клетъчна регулация: хаос.
Докторският изследовател Матиас Хелтберг и професор Могенс Хьо Йенсен - и двамата от Института „Нилс Бор“ в Университета в Копенхаген в Дания, заедно със Сандип Кришна от Националния център за биологични науки в Бангалор, Индия, се заеха да изследват как определен протеин стимулира гена дейност.
Учените установили, че хаотичната динамика е отговорът. Протеинът, който са изследвали, е Ядрен фактор-kB (NF-kB).
NF-kB е от ключово значение за поддържането на имунната система на организма нащрек и функционална. Така че констатациите могат да помогнат за предотвратяване на повече от рак: диабетът и болестта на Алцхаймер също могат да бъдат мишени, ако изследователите разбират по-добре как функционират естествените защитни сили на организма.
Хаосът е от съществено значение за имунния отговор
NF-kB е транскрипционен фактор, който е от решаващо значение както за „вродените, така и за адаптивните имунни функции“, а също така медиира възпалителни реакции. В резултат на това неговите нива в тялото се колебаят с времето, засягайки генната и клетъчната функция.
Последните проучвания показват, че сигнализирането на NF-kB също играе решаваща роля при рака, осигурявайки връзката между развитието на рака и възпалението.
В настоящото проучване проф. Йенсен и колегите му използваха математически изчисления и лабораторни експерименти, за да покажат, че хаотичните възходи и падения в концентрациите на NF-kB активират гени, които иначе биха останали безмълвни.
Протеинът NF-kB трябва да бъде в хаотично състояние, за да активира правилните гени, които дават възможност за оптимален имунен отговор, показа проучването.
Досега изследователите вярваха, че всички живи организми избягват хаотична динамика. Но новото проучване оспорва това убеждение, тъй като изследователите показват, че хаотичните промени в концентрациите на протеини са критични за активирането на ключови гени.
„Хаосът е математически добре дефинирана динамика, която например преди е била използвана за обяснение на големи промени в метеорологичните системи“, обяснява проф. Йенсен.
„С огромната сложност, която характеризира живите същества от по-висок ред, е очевидно, че хаотичната динамика ще се появи в различните видове системи. Но това как хаосът играе решаваща роля в живите клетки е съвсем ново “, добавя изследователят.
Последици за диабет, рак, Алцхаймер
Изследователите също така отбелязват терапевтичните последици от констатациите. Новите лекарства, казва Хелтберг, съавторът на изследването, биха могли да „осигурят правилна протеинова функция“.
„Терапиите могат също да включват изтегляне и тестване на клетки от тялото, за да се прецени дали клетките са в правилното състояние, за да имат правилните люлки“, продължава Хелтберг.
„Ако не са, може да е възможно да се предскажат и открият заболявания, преди да се появят.“
Проф. Йенсен се съгласява:
„Резултатите могат да окажат огромно влияние върху нашето разбиране за това как функционира имунната система и как може да се избегне честотата на някои от най-сериозните заболявания, включително диабет, рак и Алцхаймер.“
Проф. Могенс Хьо Йенсен
