Perang melawan penyakit: Meninjau kembali hantu lama
Walaupun terdapat penemuan sains perubatan yang tidak terputus, sejumlah penyakit berprofil tinggi masih menjadi penyelidik. Hari ini, saintis mencari petunjuk baru di sepanjang jalan yang dilalui dengan baik.
Ketika para saintis menyelidiki lebih mendalam mengenai mekanisme yang terdapat di bawah keadaan yang sukar dirawat seperti diabetes dan penyakit Alzheimer, mereka menjauhkan diri dari sudut sains, meraih benang yang longgar dan menarik jari mereka ke sudut yang remang-remang.
Tetapi kerana jawapan dari sudut segar tidak selalu datang, ada baiknya kita menggandakannya sekali-sekala, membuka pintu lama dan melihat semula wajah yang biasa.
Baru-baru ini, misalnya, organ baru "ditemui" bersembunyi di depan mata. Interstitium - sistem beg berisi cecair - kini dianggap sebagai salah satu organ terbesar badan.
Sebelum ini, interstitium dianggap tidak penting; lebih daripada kertas gam anatomi yang menyokong organ yang betul melakukan kerja yang betul. Tetapi ketika teknik pencitraan canggih diturunkan, ukuran dan kepentingannya menjadi jelas.
Sekarang, saintis bertanya apa yang dapat mengajar kita mengenai edema, fibrosis, dan kemampuan merebak kanser.
Dalam penyelidikan, semua orang tahu bahawa tidak ada batu yang harus dibiarkan. Interstitium, bagaimanapun, mengingatkan kita bahawa mereka harus dipusingkan berkali-kali dan pada selang masa yang tetap.
Dalam artikel ini, kami membahas beberapa aspek biologi selular yang sudah dikaji semula dan memberikan cara yang tidak biasa untuk memahami penyakit.
Microtubules: Lebih daripada perancah
Menjalankan sitoplasma setiap sel adalah rangkaian protein kompleks yang disebut sitoskeleton, istilah yang pertama kali diciptakan oleh Nikolai Konstantinovich Koltsov pada tahun 1903. Salah satu penyusun utama sitoskeleton adalah protein tubular yang panjang yang disebut mikrotubulus.
Microtubules membantu menjaga sel kaku, tetapi mereka juga memainkan peranan penting dalam pembelahan sel dan pengangkutan sebatian di sekitar sitoplasma.
Disfungsi mikrotubulus telah dikaitkan dengan keadaan neurodegeneratif, termasuk dua yang besar: penyakit Parkinson dan Alzheimer.
Kusut neurofibrillary, yang merupakan benang protein yang dipintal secara tidak normal yang disebut tau, adalah salah satu ciri khas Alzheimer. Biasanya, bersamaan dengan molekul fosfat, tau membantu memastikan mikrotubulus. Dalam neuron Alzheimer, protein tau membawa fosfat hingga empat kali lebih banyak daripada biasa.
Hiperfosforilasi mengurangkan kestabilan dan kadar di mana mikrotubulus dihasilkan, dan juga boleh menyebabkan mikrotubulus dibongkar.
Tepat bagaimana perubahan ini dalam pengeluaran mikrotubulus menyebabkan neurodegenerasi tidak difahami sepenuhnya, tetapi para penyelidik berminat untuk melihat sama ada campur tangan dalam proses ini suatu hari dapat membantu merawat atau mencegah penyakit Alzheimer.
Masalah dengan mikrotubulus tidak dikhaskan untuk keadaan neurologi sahaja. Sejak tahun 1990-an, para saintis telah membincangkan apakah mereka mungkin menjadi punca perubahan sel yang membawa kepada serangan jantung.
Kajian terbaru untuk melihat persoalan ini menyimpulkan bahawa perubahan kimia pada rangkaian mikrotubulus sel jantung menjadikannya lebih kaku dan kurang dapat berkontrak sebagaimana mestinya.
Penulis percaya bahawa merancang ubat yang menargetkan mikrotubulus akhirnya dapat menjadi cara yang layak untuk "meningkatkan fungsi jantung."
Di luar rumah kuasa
Sekiranya anda hanya belajar satu perkara di kelas biologi, kemungkinan "mitokondria adalah pusat kuasa sel." Sekilas pertama kali dilihat pada tahun 1800-an, para saintis hari ini bertanya sama ada mitokondria mungkin terkena penyakit dengan pelbagai penyakit.
Peranan mitokondria dalam penyakit Parkinson mendapat perhatian paling banyak.
Sebenarnya, selama bertahun-tahun, pelbagai kegagalan mitokondria telah terlibat dalam perkembangan Parkinson.
Sebagai contoh, masalah dapat timbul di jalur kimia kompleks yang menghasilkan tenaga di mitokondria, dan mutasi dapat terjadi pada DNA mitokondria.
Juga, mitokondria dapat dirosakkan oleh penumpukan spesies oksigen reaktif yang dihasilkan sebagai produk sampingan pengeluaran tenaga.
Tetapi bagaimana kegagalan ini menghasilkan simptom Parkinson yang berbeza? Bagaimanapun, mitokondria berada di hampir setiap sel tubuh manusia.
Jawapannya terletak pada jenis sel yang terjejas di Parkinson: neuron dopaminergik. Sel-sel ini rentan terhadap disfungsi mitokondria. Sebahagiannya, ini mungkin kerana mereka sangat sensitif terhadap serangan oksidatif.
Neuron dopaminergik juga sangat bergantung pada kalsium, unsur yang memantau mitokondria. Tanpa kawalan kalsium mitokondria, sel saraf dopaminergik menderita secara tidak seimbang.
Peranan mitokondria dalam barah juga telah dibincangkan. Sel malignan membahagi dan meniru dengan cara yang tidak terkawal; ini sangat mahal, menjadikan mitokondria sebagai suspek utama.
Di luar kemampuan mitokondria untuk menghasilkan tenaga untuk sel barah, mereka juga membantu sel menyesuaikan diri dengan persekitaran baru atau stres. Oleh kerana sel barah mempunyai kemampuan luar biasa untuk bergerak dari satu bahagian tubuh ke bahagian lain, mendirikan kedai, dan terus membiak tanpa berhenti bernafas, mitokondria juga disyaki penjahat di sini.
Selain Parkinson dan barah, ada bukti bahawa mitokondria juga dapat mempengaruhi perkembangan penyakit hati berlemak tanpa alkohol dan beberapa keadaan paru-paru. Kita masih banyak yang harus belajar tentang bagaimana organel yang rajin ini mempengaruhi penyakit.
Tahap seterusnya mikrobioma
Bakteriofag adalah virus yang menyerang bakteria. Dan, dengan peningkatan minat terhadap bakteria usus, tidak hairanlah bakteriofag mulai menaikkan alis. Sekiranya bakteria boleh mempengaruhi kesihatan, sesuatu yang membunuhnya pasti juga boleh.
Bakteria, yang terdapat di semua ekosistem di bumi, sangat terkenal. Bakteriofag, bagaimanapun, melebihi jumlahnya; seorang pengarang menyebut mereka sebagai "hampir di mana-mana."
Pengaruh mikrobioma terhadap kesihatan dan penyakit adalah jaringan interaksi yang rumit yang baru sahaja kita mulai terungkap.
Dan apabila virus - virus penduduk kita - ditambahkan ke dalam campuran, ia menjadi labirin eksponensial.
Mengetahui betapa pentingnya bakteria dalam penyakit dan kesihatan, hanya memerlukan sedikit imajinasi untuk mempertimbangkan bagaimana bakteriofag - yang khusus untuk pelbagai jenis bakteria - suatu hari mungkin berguna secara perubatan.
Sebenarnya, bakteriofag digunakan untuk merawat jangkitan pada tahun 1920-an dan 30-an. Mereka tidak disukai terutamanya kerana antibiotik, yang lebih mudah dan lebih murah untuk disimpan dan dihasilkan, muncul di tempat kejadian.
Tetapi dengan bahaya rintangan antibiotik yang memuncak, langkah kembali ke terapi bakteriofag mungkin terjadi.
Bakteriofag juga mempunyai manfaat menjadi spesifik untuk satu bakteria, berbanding dengan penyebaran antibiotik yang luas di banyak spesies.
Walaupun kebangkitan minat pada bakteriofag baru, beberapa sudah melihat peran potensial dalam memerangi "penyakit kardiovaskular dan autoimun, penolakan cangkok, dan barah."
Tetapkan terpaut pada rakit lipid
Setiap sel dilapisi dalam membran lipid yang membolehkan bahan kimia masuk dan keluar sambil menyekat laluan orang lain. Jauh dari menjadi beg sederhana yang penuh dengan bit, membran lipid adalah entiti kompleks protein.
Di dalam kompleks membran, rakit lipid adalah pulau yang terpisah di mana saluran dan peralatan selular berkumpul. Tujuan sebenar struktur ini diperdebatkan, tetapi para saintis sibuk memahami apa yang mereka maksudkan dengan sejumlah keadaan, termasuk kemurungan.
Penyelidikan baru-baru ini menyimpulkan bahawa memahami kawasan ini dapat membantu kita memahami bagaimana antidepresan berfungsi.
Protein G - yang merupakan suis selular pemancar isyarat - menjadi dinyahaktifkan ketika mereka beralih ke rakit lipid. Apabila aktiviti mereka menurun, penembakan dan komunikasi saraf berkurang, yang secara teorinya dapat menyebabkan beberapa gejala kemurungan.
Di sisi lain koin, antidepresan telah terbukti mengalihkan protein G keluar dari rakit lipid, sehingga mengurangkan gejala depresi.
Kajian lain telah mengkaji potensi peranan rakit lipid dalam ketahanan terhadap ubat dan metastasis dalam pankreas dan kanser ovari, serta penurunan kognitif dalam perjalanan menuju penyakit Alzheimer.
Walaupun struktur berlapis dua membran lipid pertama kali ditemui pada pertengahan abad yang lalu, rakit lipid adalah tambahan yang relatif baru bagi keluarga selular. Banyak persoalan mengenai struktur dan fungsinya masih belum terjawab.
Perkara yang baik datang dalam bungkusan kecil
Ringkasnya, vesikel ekstraselular adalah bungkusan kecil yang membawa bahan kimia antara sel. Mereka membantu berkomunikasi dan berperan dalam proses yang bervariasi seperti pembekuan, penuaan selular, dan tindak balas imun.
Oleh kerana mereka membawa mesej ke sana kemari sebagai bagian dari sebilangan besar jalur, tidak hairanlah jika mereka berpotensi untuk keliru dan terlibat dalam penyakit.
Juga, kerana mereka dapat membawa molekul kompleks termasuk protein dan DNA, ada kemungkinan mereka melepaskan bahan spesifik penyakit - seperti protein yang terlibat dalam penyakit neurodegeneratif.
Tumor juga menghasilkan vesikel ekstraselular, dan, walaupun peran mereka belum sepenuhnya dipahami, ada kemungkinan mereka membantu barah menubuhkan kedai di lokasi yang jauh.
Sekiranya kita dapat belajar membaca isyarat asap antara sel ini, kita dapat mengetahui banyak proses penyakit. Secara teori, semua yang perlu kita lakukan adalah memanfaatkannya dan memecahkan kod - yang, tentu saja, akan menjadi cabaran besar.
Di bawah lipatan
Sekiranya anda mengambil biologi, anda mungkin mempunyai ingatan redup dari retikulum endoplasma yang menyenangkan untuk diucapkan (ER). Anda mungkin juga ingat bahawa ia adalah rangkaian saling berkaitan kantung rata di dalam sitoplasma, terletak dekat dengan nukleus.
ER - pertama kali melihat mikroskop pada akhir tahun 1800-an - melipat protein dan menyiapkannya seumur hidup di persekitaran yang keras di luar sel.
Adalah penting agar protein dilipat dengan betul; jika tidak, ER tidak akan membawa mereka ke tujuan akhir. Dalam keadaan tertekan, ketika ER berfungsi lebih masa, protein yang salah dilipat atau dilipat dapat bertambah. Ini mencetuskan tindak balas protein yang tidak dilancarkan (UPR).
UPR berusaha untuk mengembalikan fungsi sel normal dalam talian dengan membersihkan sisa protein yang belum dilipat. Untuk melakukan ini, ia menghalang pengeluaran protein lebih lanjut, memecah protein yang dilipat dengan buruk, dan mengaktifkan mesin molekul yang dapat membantu memecahkan beberapa lipatan.
Sekiranya ER tidak berjaya kembali ke landasan dan UPR gagal mengembalikan keadaan protein sel, sel tersebut ditandakan mati oleh apoptosis, sejenis bunuh diri sel.
Tekanan ER dan UPR akibatnya telah terlibat dalam pelbagai penyakit, salah satunya adalah diabetes.
Insulin dihasilkan oleh sel beta pankreas, dan kerana pengeluaran hormon ini berbeza sepanjang hari, tekanan pada ER meningkat dan turun - yang bermaksud bahawa sel-sel ini bergantung pada isyarat UPR yang cekap.
Kajian menunjukkan bahawa gula darah tinggi memberi tekanan yang tinggi terhadap sintesis protein. Sekiranya UPR tidak dapat memulihkan keadaan, sel beta menjadi tidak berfungsi dan mati. Apabila bilangan sel beta berkurang, insulin tidak lagi dapat dibuat bila diperlukan, dan diabetes akan berkembang.
Ini adalah masa-masa menarik untuk terlibat dalam sains bioperubatan, dan seperti sekilas ringkas ini membuktikan, kita masih banyak yang harus dipelajari, dan merangkumi tanah lama dapat sama bermanfaatnya dengan mengukir cakrawala baru.
