Mirosurile de pe marginea drumului ocupat, dulapurile de carne sparte și scenele crude; este semnul de carne putrezită. În ciuda aromelor sale putride, compusul chimic poate servi un scop important în corpul uman viu, sugerează noi cercetări.
Compusul, cunoscut sub numele de putrescină, aruncă un comutator în anumite celule imune care îi ajută să gâfâie țesuturile moarte din corp, potrivit unui nou studiu publicat online 30 ianuarie în revista Cell Metabolism. La rândul său, acest lucru ar putea ajuta organismul să elimine bolile de inimă.
Autorii au studiat atât celulele umane, cât și șoarecele, precum și șoarecii vii, pentru a dezvălui cum aceste celule imune care trosnesc cadavrul, numite macrofage, concoctează putrescină din resturile digerate care se învârt în jurul burtilor lor.
Dacă alimentația lor cu putrescină se scurtează, macrofagele se luptă să consume celule suplimentare, lăsând cadavrele să se acumuleze, să descompună și să scurgă substanțe nocive în organism. Țesuturile moarte care scurg substanțe toxice pot declanșa inflamații și pot contribui la boli, inclusiv ateroscleroza, în care plăcile grase se acumulează în artere și pot izbucni, declanșând atacuri de cord sau accident vascular cerebral.
Aceste celule „necrozate” scurgerii sunt „într-adevăr un semn distinctiv al ceea ce distinge leziunile athersclerotice relativ benigne de cele care provoacă boală”, autorul principal Dr. Ira Tabas, profesor de patologie și biologie celulară la Colegiul Medicilor și Chirurgilor din Universitatea Columbia, a spus Știința în direct. Putrescina este doar un membru al echipei de menaj a organismului, însă înțelegerea rolului său în curățarea celulară ar putea ajuta într-o zi medicii să trateze ateroscleroza și multe alte afecțiuni, cum ar fi bolile autoimune și cancerul, a adăugat Tabas.
„Capacitatea macrofagelor de a mânca mai multe celule moarte fiecare este foarte, foarte importantă pentru a evita aceste probleme”, a spus el. Se estimează că miliarde de miliarde de milioane de celule mor în corpul nostru în fiecare zi, ceea ce face curățarea cadavrului o componentă absolut critică a sănătății noastre de zi cu zi. „Baza acestui studiu a fost să vă dați seama ce se întâmplă după ce a mâncat prima sa celulă moartă”, a spus Tabas.
Un bufet de cadavre
Procesul de curățare a celulelor moarte din corp se numește eferocitoză, termen derivat din sintagma latină „a transporta în mormânt”, potrivit unui comunicat care descrie noul studiu. Macrofagele excelează la înghițirea și digerarea cadavrelor celulare. Alte celule ajută la îndepărtarea țesutului muribund și bolnav atunci când este necesar, însă macrofagele își fac viețuitoarele să mormăie resturile celulare.
Un macrofag individual trebuie să elimine adesea zeci de celule, dacă nu mai multe, pentru a menține eferocitoza să funcționeze fără probleme, a spus dr. Nicholas Leeper, profesor de chirurgie vasculară la Școala de Medicină a Universității Stanford, care nu a fost implicat în studiu. Dar nimeni nu știa cum un singur macrofag ar putea prelua o astfel de sarcină. "A fost întotdeauna un mister", a spus el.
Dezvăluirea acestui mister ar putea fi esențială pentru tratarea oamenilor cu ateroscleroză, a spus Leeper pentru Live Science. Dovada sugerează că eferocitoza devine defectuoasă în arterele bolnave, lăsând plăcile de montare să devină instabile și scurgerii, potrivit unui review din 2017 în jurnalul Circulation. Odată ce o placă se rupe, proteinele sechestrate în interiorul structurii izbucnesc și semnalează o armată de trombocite pentru a se aduna la fața locului. Trombocitele percep ruptura ca pe o rană care trebuie să se coaguleze, dar, de fapt, trombocitele ajung să înfunde artera, ducând la accident vascular cerebral, atac de cord sau stop cardiac brusc, a spus Tabas.
"Este mufa de trombocite care ne intră", a menționat Tabas. Restabilirea eferocitozei la niveluri sănătoase ar putea preveni teoretic moartea țesutului și ruperea plăcii, dar oamenii de știință trebuie să înțeleagă mai întâi modul în care macrofagele complet funcționale consumă atât de multe celule.
Așadar, Tabas și colegii săi au aranjat o cină pentru macrofage umane, completată cu un bufet de celule moarte.
Pentru a prinde o masă, macrofagele folosesc o proteină numită Rac1 pentru a construi filamente viermice care se extind din corpul lor celular. Filamentele se fixează pe cadavrele celulare și le bobină în macrofag, unde celulele decedate se descompun apoi în părțile lor componente. În timp ce consumă această gustare, macrofagul digerează și unele din propriile sale proteine Rac1. Rac1 rămas trebuie revitalizat înainte ca macrofagul să-și poată lua o altă masă, a găsit echipa - dar mai întâi, celula necesită ceva pentru a-și înăbuși pofta de mâncare.
Se pare că prima masă devorată de un macrofag ajută la stimularea celulei să mănânce tot mai mult. Proteinele din celulele moarte se descompun în aminoacizi individuali, inclusiv unul numit arginină. O enzimă preia arginina, o transformă într-o moleculă numită ornitină și apoi trece acel produs la o a doua enzimă. Ornitina devine transformată în putrescină, care, la rândul său, declanșează o reacție în lanț care determină orice Rac1 rămas să se transforme în overdrive și să construiască filamente mai eficient decât înainte. Rac1 ramped-up permite macrofagului să meargă după mai multe alimente.
Utilizarea macrofagelor flămânde
Echipa a încercat să blocheze producția de putrescină atât la nivelul macrofagelor umane cât și la șoareci și a descoperit că celulele nu mai pot consuma mai multe mese într-o singură ședință. Cercetătorii s-au întrebat cum pot să contribuie la ateroscleroză niveluri scăzute de putrescină. Într-un model de mouse al bolii, echipa a descoperit că animalelor cu simptome avansate nu aveau o componentă cheie în linia de producție a putrescinei: enzima care transformă arginina în ornitină, cunoscută sub numele de arginază-1.
În încercarea de a trata animalele, echipa a adăugat doze mici de putrescină direct în apa de băut a animalelor. (Când s-a dizolvat și s-a eliberat în doze mici, compusul super-stinky nu mai degajă un miros ofensator.) După tratament, macrofagele de șoarece au părut să consume celule mai eficient, iar plăcile animalelor au început să se micșoreze.
Pentru a conecta punctele de la șoareci la oameni, echipa a eșantionat, de asemenea, macrofage de la persoane cu ateroscleroză timpurie și avansată și a remarcat un model similar: Macrofagele de la cei cu boala mai avansată au fost echipate cu mai puțin arginază-1. Având în vedere că formarea putrescinei funcționează foarte similar la șoareci și oameni, teoretic, tratamentele care manipulează acea formație ar putea trata ateroscleroza.
"Nu as impinge putrescina ca tratament", in mod specific, dar alte terapii ar putea fi dezvoltate pentru a stimula eferocitoza in alte moduri, a spus Tabas. La doze mari, putrescina poate fi toxică pentru oameni și animale și poate provoca stres gastro-intestinal, a spus el. Principalul lucru este că eferocitoza, atunci când se desfășoară corect, ajută la menținerea sănătății umane și la prevenirea bolilor, a spus Tabas.
Este posibil ca „s-ar putea conduce conversia celulelor într-o situație care ar induce mai multă efferocitoză și repararea arterelor deteriorate”, a spus Live Ira Goldberg, directorul Diviziei de Endocrinologie, Diabet și Metabolism din NYU Langone Health, pentru Live Știință într-un e-mail. „Mai important, acest proces este probabil să fie similar cu cel care apare în alte situații ca moartea celulară”, a spus Goldberg, care nu a fost implicat în noul studiu.
De exemplu, cercetările sugerează că eferocitoza se deranjează în bolile autoimune precum lupusul, în care celulele moarte se acumulează în ganglionii limfatici și perturbă funcția celulelor imune. Celulele canceroase evită să fie consumate de macrofage, trimițând semnale așa-numite „nu mă mănâncă”, astfel încât stimularea eferocitozei la locurile tumorale ar putea servi drept o formă țintă a tratamentului cancerului. Deocamdată, însă, cunoașterea eferocitozei ar putea marca un „avans important” în tratamentul bolilor de inimă, a spus Leeper.
"Importanța unei căi legate de bolile cardiovasculare nu poate fi supraevaluată ... Practic toți adulții din lumea occidentală au un fel de ateroscleroză", a spus Leeper. Plagile pot începe să se dezvolte încă din adolescență, a spus el. Leeper însuși a dezvoltat recent un medicament care ajută macrofagele să recunoască și să mănânce celulele care moare la șoarecii cu ateroscleroză. Pe măsură ce oamenii de știință continuă să descopere diferitele reacții chimice implicate de eferocitoză, dezvoltatorii de medicamente pot învăța să promoveze procesul prin diferite terapii.
Leeper a spus că linia de cercetare ar putea duce într-o zi la tratamente care să se adreseze „mai multor ucigași de top din lume”.
