Biología. Un equipo de investigadores en el Instituto Salk, en California, ha descubierto que la mitocondria celular es capaz de enviar señales globales que promueven la longevidad del organismo.
El poder de la señal de una mitocondria es mucho mayor de lo que pensábamos. Las señales creadas por este motor celular no sólo se sienten por todo el organismo sino que controlan su longevidad. Científicos en el Instituto Salk para estudios biológicos (http://www.salk.edu/) reportaron los resultados de este interesante descubrimiento que no sólo es relevante en el estudio del envejecimiento sino que abre varias puertas hacia un mejor entendimiento de la comunicación celular.
“Resulta que si desaceleramos los motores en estas diminutas factorías celulares podríamos extender la vida del animal. En el estudio mostramos cómo las señales enviadas de mitocondria estresada son comunicadas a tejidos distantes para promover la supervivencia y optimizar la longevidad del organismo”, explicó Andrew Dillin, uno de los autores del estudio.
Los resultados, nos cuentan, resultan paradójicos. Tomando en cuenta que la mitocondria es conocida por ser el departamento de energía celular, parecería contraproducente reducir su actividad para promover larga vida cuando lo ideal sería mantenerla activa y dinámica de forma constante. No obstante, investigaciones anteriores ya habían relacionado enigmáticas relaciones entre mitocondria, la generación de energía y las interacciones de longevidad que sugieren que “vivir no necesariamente requiere prosperidad a nivel subcelular”, escribieron.
El estudio se hizo en la lombriz conocida como ascarido intestinal (roundworm, en inglés) y una de las cosas más curiosas es que los investigadores no han podido identificar la señal enviada. Dillin y sus colegas han creado un factor hipotético al que han llamado “mitokina” y sugieren que una vez sea descubierto será definido como el factor mensajero de los tejidos saludables a los no saludables. El equipo espera poder utilizarlo para tratamientos contra enfermedades degenerativas.
“Imagine usted si tuviéramos la habilidad de perturbar mitocondria en el hígado y obligarlas a enviar mitokina a neuronas en estado de degeneración; en vez de intentar drogar el cerebro podríamos explotar la capacidad del cuerpo de mandar una señal natural de rescate”, explica.
Ciertamente, conocer, describir y definir el estado natural de las cosas le ha otorgado más poder a la medicina. Los químicos que componen el mundo y sus efectos en los animales son armas que todavía impulsan el desarrollo de tratamientos y medicamentos para un sinnúmero de enfermedades. De hecho, la medicina preventiva, que hoy nos ayuda a vivir más a través de un mayor conocimiento sobre cómo funciona nuestro cuerpo y cuáles son los mejores elementos para mantenerlo funcionando de forma efectiva, se deriva, precisamente de esa educación naturalista que hemos obtenido del pasado y que hemos diseccionado en el laboratorio. Hoy sabemos que si hacemos ejercicio, meditamos, hacemos yoga o escuchamos música (no todos los tipos de música tienen este efectivo poder calmante), conseguimos liberar un sinnúmero de hormonas y activar neurotransmisores que nos hacen sentir mejor y nos ayudan a ver al mundo con mayor optimismo.
No obstante, cuando prevenir no es suficiente, la medicina provee con sustancias mejoradas, diseñadas para contrarrestar un sinnúmero de condiciones que en otras circunstancias acabarían matando al animal. Otorgarle más poder a estas hipotéticas mitokinas, que son naturalmente generadas por el organismo, es precisamente a lo que se refiere Dillin y su equipo.
El uso de lombrices transgénicas
El estudio que desencadenó la publicación actual fue realizado por Dillin en el 2002. El equipo buscaba genes que incrementaran la longevidad en lombrices. “Muchos de los genes que encontramos entonces estaban relacionados con la función mitocondrial. Si los desactivabas, las lombrices vivían más; aunque el metabolismo y la respiración se reducían. De hecho, nos preguntábamos si era precisamente por eso que el animal vivía más”, explica.
Pero aunque resulte lógico que reducir los gastos de energía nos alargue la vida, el asunto no es tan simple. Los resultados publicados en el diario científico Cell describen complejos caminos moleculares que comienzan con un gen desactivado conocido como cco-1. Jenni Durieux y Suzanne Wolff, ambas investigadoras principales en el experimento, diseñaron unas lombrices transgénicas (es decir, con genes específicos modificados) donde el gen mencionado estaba desactivado. Ahora bien, este gen tiene una función muy importante en la mitocondria pues codifica una proteína esencial para unas reacciones químicas que colectivamente se conocen como “cadena de transporte de electrones” (CTE) , requerida para que la mitocondria produzca energía. Y ya sabemos lo importante que es la energía para la vida, si la célula no produce energía, no hay vida.
Pero el equipo se dio cuenta de algo, el efecto producía los resultados esperados sólo si se manipulaban las señales en regiones específicas y en tiempos bien particulares en la vida del animal. “Era como si pudieras manipular la mitocondria de un humano de 30 años, podrías agregarle 15 años de vida, sin embargo, si lo haces en un individuo de 80 años, a lo mejor le agregas tres años más solamente”, explica Dillin.
La clave esté en el doblaje de proteínas
Pero el problema no es sólo el cuándo, también el dónde importa. El equipo descubrió que las lombrices que tenían el CTE dañado en el intestino o en las células nerviosas, vivían más que las lombrices normales, mientras que los gusanos con el CTE perturbado en el músculo, la piel o en la línea germinal, no. “Esto nos sugiere que existe una señal única que es transmitida desde mitocondria dañada en los nervios o en los intestinos, una señal que es además comunicada a larga distancia, y que es la que se encarga de extender la duración de la vida del animal”, explicó Dillin.
Y es aquí donde las cosas se ponen todavía un poquito más complicadas. Los investigadores intentaban comprender cómo las células responden a las señales que incrementan la longevidad y, para ello, monitorearon el plan de emergencia celular conocido como Respuesta al Despliegue de Proteínas (UPR, Unfolded Protein Response) y ahora les explico cómo funciona. Algunas veces las proteínas comienzan a acumularse excesivamente lo que inicia un proceso que las deshace, las dobla mal, y entonces las células se vuelven tóxicas. Pues bien, cuando este proceso comienza, el cuerpo moviliza al UPR que es un equipo de ayudantes que llegan para doblar bien esas proteínas acumuladas. “Imagínense un grupo de empleados en una tienda de Gap en un día ocupado que tienen que doblar la ropa que los clientes desdoblan y que se van acumulando en los estantes, pues es más o menos así la función del UPR”, explican.
Curiosamente, cuando el equipo bloqueó a estos ayudantes, descubrieron que también neutralizaban el efecto de longevidad que se produce en mitocondria intestinal o nerviosa. “Este dramático descubrimiento nos dice que es precisamente en el inicio del doblaje de proteínas, en este caso como respuesta a estrés mitocondrial lejano, la actividad que promueve la longevidad. Hemos demostrado que esto de la longevidad tiene que ver con el doblaje de proteínas y no con la función metabólica de la mitocondria, las señales pro longevidad en el estudio no son estrictamente metabólicas, hemos descubierto otras actividades críticas que son elaboradas en la mitocondria, y el doblaje de proteínas se ha convertido en el tema unificador de todos los experimentos en nuestro laboratorio”, explican los investigadores.
علم أحياء. اكتشف فريق بحث في معهد سولك للدراسات البيولوجية في كاليفورنيا بأنّ الميتوكندريون أو المُتقدِّرة باللغة العربية قادرة على إرسال إشارات إجمالية تحثّ على إطالة عمر العضو.
فقدرة إشارة المُتقدِّرة هي أكبر بكثير مما كنا فكَّرنا به سابقاً. فهذه الإشارات التي يخلقها هذا المحرّك الخليوي (أي المُتقدِّرة) لا يُشعر بها بكل أرجاء الجسم فقط، بل تتحكَّم بطول عمره حتى. البارز في هذا البحث ليس فقط مسألة دراسة الشيخوخة، بل فتحه لأبواب عديدة نحو تحقيق فهم أفضل للإتصال الخليوي.
فسّر أندريو ديلين، أحد الباحثين المُشاركين في العمل، الأمر قائلاً:
"لدى تبطيء محركات تلك المصانع الخليوية المتناهية في الصغر، سنتمكّن من إطالة عمر الحيوان. يظهر لنا في الدراسة، كيف أنّ الإشارات المُرسلة من المُتقدِّرة المُجْهَدَة تتكوَّن من أنسجة مختلفة لتحفيز البقاء على قيد الحياة وتحسين إطالة عمر الجسم".
تظهر النتائج وكأنها متناقضة. بأخذنا بالحسبان لأنّ المُتقدِّرة، هي المسؤولة عن الطاقة الخليوية، فسيظهر تناقض بتخفيض نشاطها لتحفيز حياة أطول، بينما، يَفْتَرِض الوضع المثالي بقائها ناشطة وحركيّة بصيغة ثابتة او دائمة.
مع هذا، نوّه باحثون سابقون لوجود ألغاز غير محلولة حول صلة المُتقدِّرة بتوليد الطاقة وتفاعلات إطالة العمر:
"التي تُوحي بأنّ العيش لا يستلزم بالضرورة النجاح بمستوى تحت خليوي. أُجريت الدراسة على دودة معروفة تنتمي إلى الديدان الأسطوانية، ومن أكثر الأشياء إثارة هو عدم استطاعة الباحثين تحديد الاشارة المُرسلة.
خلق ديلين وزملاؤه عامل افتراضي أسموه “mitokina” واقترحوا بأنه لدى اكتشافه، فهو عامل إرسالي من الأنسجة السليمة إلى الأنسجة الغير سليمة.
يأمل الباحثون إمكان إستعماله في العلاج ضدّ أمراض إنتكاسيّة.
يتابع ديلين شرحه:
"تخيّل فيما لو نتمكّن من تسبيب اضطراب في مُتقدِّرات خلايا في الكبد وإجبارها على ارسال mitokina إلى عصبونات بحالة انتكاسيّة عوضاً عن محاولة علاج الدماغ بالعقاقير، فسنتمكن من إستثمار قدرة الجسم على إرسال إشارة إنقاذ طبيعية".
بالتأكيد، معرفة ووصف وتحديد الوضع الطبيعي للأشياء، يفتح المجال لقدرة طبيّة أكبر. فعلماء الكيمياء الذين يدرسون العالم ومؤثراته في الحيوانات، للآن، يتركز همهم على تطوير علاجات وأدوية لعدد لا نهائي من الأمراض. في الواقع، يقود الطبّ الوقائيّ، الذي يساعدنا على العيش أكثر بيومنا هذا، من خلال تحقيق معرفة أفضل لكيفية عمل جسمنا وأيُّها أفضل العناصر للحفاظ عليه بحالة عمل فعّالة، بالنتيجة، إلى تلك الثقافة الطبيعية، التي حصلنّاها في الماضي وشرَّحناها في المُختبر.
فاليوم، نعرف بأنه لو نقم بتمرين رياضيّ، نُمارس التأمُّل، نعمل يوغا أو نسمع موسيقى (لا تمتلك كل أنواع الموسيقى ذات الأثر المهديء)، سنُحرِّر عدد غير محدود من الهرمونات ويتنشط انتقال العصبونات، التي تحسّن شعورنا وتساعدنا على رؤية العالم بتفاؤل أكبر.
مع هذا، الاستباق لا يكفي، يزوّد الطب بتحسينات جوهرية مصممة لتقليص عدد لا محدود من الشروط، التي تشكّل بظروف أخرى أسباب تُنهي حياة الحيوان. إعطاء مزيد من القدرة لتلك mitokinas الإفتراضية والمولّدة طبيعياً في الجسم، هو ما يُشير ديلين وفريق البحث له بدقّة.
إستخدام ديدان مُعدّلة وراثياً
أُجريت هذه الدراسة العام 2002 والتي تُنشر حالياً. بحث الفريق عن جينات تُساهم في إطالة العمر لدى تلك الديدان. ارتبط كثير من الجينات التي وجدناها بوظيفة المُتقدِّرة. عندما قُمنا بتثبيطها، عاشت الديدان أكثر على الرغم من إنخفاض عمل الإستقلاب والتنفس.
واقعياً، تساءلنا: هل عاش الحيوان أكثر رغم هذا؟
لكن، رغم منطقية إسهام خفض مصروفات الطاقة بإطالة الحياة، فالقضيّة ليست بهذه البساطة.
فالدراسة المنشورة في اليومية العلمية صحيفة الخليّة، تصف طرق معقدة جزيئية، والتي تبدأ مع جين مُثبط معروف باسم cco-1. صمّمت جيني دوريو وسوزان س. وولف المُشاركتان الرئيسيتان في البحث بعض الديدان المُعدّلة وراثياً (مُعدّلة جينياً) مع الجين المُشار له غير نشط أو مُثبط. حسناً، يمتلك هذا الجين وظيفة بالغة الأهمية في المُتقدِّرة، فهو يقونن البروتين الأساسي لبعض التفاعلات الكيميائية والمعروفة مُجتمعة تحت إسم "سلسلة نقل الإلكترون" والضرورية لكي تُنتِج المُتقدِّرة الطاقة. ونحن نعرف أهمية الطاقة بالنسبة للحياة، فحين لا تُنتج الخليّة الطاقة، ستختفي الحياة.
أخذ فريق البحث بحسبانه شيئاً هو الأثر الذي تُبرزه النتائج المُنتظرة، فيما لو يتم التحكّم بالإشارات في مناطق محددة وفي أزمنة خاصة في حياة الحيوان.
يوضّح ديلين:
"كما لو بإمكانك التحكم بمُتقدِّرة إنسان بعمر 30 عام، فستتمكّن من إضافة 15 عام لحياته، مع هذا، فيما لو تقم به مع شخص بعمر 80 عام، فعلى الأكثر، ستُضيف له 3 أعوام فقط".
يكمن السرّ في مُضاعفة البروتينات
لكن المشكلة لا تكمن فقط بمعرفة متى، أيضاً، يهمنا معرفة أين. اكتشف فريق البحث بأنّ الديدان التي تعرضت سلسلة نقل إلكتروناتها للأذى في المعي أو في الخلايا العصبية، قد عاشت أكثر من الديدان العادية. بينما أن الديدان ذات سلسلة نقل إلكترونات مضطربة في العضلة أو الجلد أو في النواقل الجنسية، فلم تعش أكثر. يوحي هذا بوجود إشارة وحيدة تنتقل من مُتقدِّرة متعرضة للأذية في العصبونات أو في الأمعاء، إشارة، قد قطعت مسافة طويلة وهي المسؤولة عن إطالة عمر الحيوان أيضاً.
وهنا، تبدو الأشياء أعقد، للآن.
حاول الباحثون فهم كيفية إستجابة الخلايا للإشارات التي تُطيل فترة الحياة، ولهذا، طبقوا خطّة الطواريء الخليويّة المعروفة بإسماستجابة البروتين غير المطوي ، والآن، يشرح كيف يعمل. تبدأ البروتينات بالتراكم المُفرط في بعض الأحيان، الأمر الذي يؤدي لبدء عملية تخريب لها، تتضاعف بطريقة سيئة، بالتالي، تصبح الخلايا سامّة. إذاً، عند بدء هذه العملية، يحرّك الجسم استجابة البروتين غير المطوي، التي تعمل كمجموعه من المُساعدين الآتين لتحقيق مُضاعَفَة صحيحة لتلك البروتينات المُتراكمة. يُشبه عمل استجابة البروتين غير المطوي، إلى حد كبير، عمل مجموعه من الموظفين بمحل بيع ألبسة، في يوم مزدحم بالزبائن، حيث يتوجب عليهم إعادة ترتيب كل الألبسة المتراكمة التي يقيسها الزبائن.
الأكثر إثارة، أنه عندما أوقف الباحثون أولئك المُساعدين (إيقاف استجابة البروتين غير المطوي) اكتشفوا أنهم قد شلّوا أثر إطالة العمر، الذي تُنتجه مُتقدِّرة معوية أو عصبونية. يقول لنا هذا الإكتشاف الدراماتيكي، بدقّة، أنّه عند بدء مُضاعفة البروتينات، بهذه الحالة، كإستجابة على إضطراب في المُتقدِّرة، ستحصل إستثارة إطالة العمر.
لقد آثبتنا بأن اطالة العمر هذه، يجب النظر اليها على ضوء مُضاعفة البروتينات وليس على ضوء عمل استقلاب المُتقدِّرة، فإشارات إطالة العمر في الدراسة ليست استقلابيّة بشكل حصريّ، لقد اكتشفنا نشاطات هامة أخرى والتي تُحضَّر في المُتقدِّرة، وقد تحولت مُضاعفة البروتينات إلى موضوع موحّد في كل الإختبارات القائمة في مختبرنا.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق