Ako sa črevo bráni, keď ho nakŕmime škodlivými látkami?

Keď sa sťažujeme, že nás bolí žalúdok, väčšinou to ani tak nesúvisí so žalúdkom, ako s črevom. Vedci zistili, ako sa dokáže tráviaci trakt toxínom brániť – hádže bunky „cez palubu“.

Duke University je súkromná univerzita v Durhame v americkom štáte Severná Karolína. V štúdiách „výkonnostných tovární na expertov“ sa pohybuje spolu s Massachusettským technologickým inštitútom okolo siedmeho miesta v rebríčku najlepších amerických vzdelávacích a výskumných inštitúcií. Fotografia zachytáva univerzitnú kaplnku.
Niektoré pokusy sa na ľuďoch robiť nedajú. Preto výskumníci obľubujú pokusné organizmy. K takýmto neodvrávajúcim „dobrovoľníkom“, ktorým by sme mali byť vďační, sa často pridáva aj pásikavá akvárijná rybička danio. V angličtine sa označuje ako zebrafish a mnoho pokusov na nej vykonávajú aj vedci z Duke University. Dôvodom je, že dokáže regenerovať poškodené srdcové tkanivo. Dlho sa predpokladalo, že regenerácia prebieha tak, že bunky srdcového svalu nachádzajúce sa v bezprostrednom okolí miesta poškodenia sa začnú deliť.

Na Duke University však zistili, že na miesto poranenia príde veľa dediferencovaných kmeňových buniek, ktoré vytvoria zhluk (blastém). Potom sa zmenia na bunky srdcového svalu, čím sa srdce elegantne zregeneruje. Zdá sa, že kľúčový signál na regeneráciu kmeňovým bunkám posielajú bunky membrány obklopujúcej srdce (epikard). Pomocou fibroblastových rastových faktorov sa rybičkám zacelí rana za 14 dní. Z praktického hľadiska a do budúcnosti je na záveroch týchto pokusov dôležité, že touto schopnosťou regenerácie sa vyznačoval spoločný predok všetkých stavovcov, ibaže niektorí jeho potomkovia ju stratili.

Rybka danio vedcom z Duke University neslúži len ako sľubný model liečby infarktov. Tamojší kolektív opísal pred niekoľkými dňami v Zborníku americkej Akadémie vied (PNAS) objavenie pozoruhodného obranného mechanizmu, ktorý nás vyťahuje z toxínových kaší, ako je napríklad enteropatia spôsobená liečivom. Povedané ľudskou rečou: ide o priotrávenie v dôsledku nadmerného užitia liekov s nepriaznivými vedľajšími účinkami.

Celé desaťročia panovala predstava, že ak sa nám do čreva dostanú toxíny, bunky sa začnú odlupovať, odchádzať z organizmu so stolicou, čím nám toxíny vlastne zničia sliznicu. Tento jav sa nazýva delaminácia a tvrdilo sa, že nášmu zdraviu vôbec neprospieva. Realita je však odlišná. Je síce pravda, že pri niektorých typoch otravy sa bunky sliznice začnú opreteky odlupovať, no teraz sa ukázalo, že sa to týka len vybraných črevných buniek, ktoré sú označené istým proteínom. Delamináciu teda nespôsobuje škodlivá látka, ale povrchový proteín, pre ktorý sa niektoré bunky stanú v kolektíve neobľúbené, a ten ich potom zo svojich radov vylúči. Platí to pre chamtivé bunky, ktoré si dovnútra vpustia viac škodlivín, než zvládnu. Ak by tieto bunky ostali, kde sú a ostatné by sa ich nezbavili, toxická látka by po čase zaplavila celé telo.

Séria snímok zachytáva, ako epitelové bunky postupne vyčleňujú z kolektívu kolegyňu, ktorá „pojedla“ priveľa škodlivých látok. Do desiatich minút je po všetkom. Zdroj: John Rawls Lab, Duke University.

Takéto označovanie buniek špecifickým proteínom sa vyznačuje aj trochou pýchy a altruizmu. Možno sa bunky dobrovoľne rozhodnú prijať úlohu spasiteliek – úmyselne vstrebú čo najviac škodlivín a obetujú sa pre vyššie dobro. Nech už je skutočnosť akákoľvek, dôležité je, že tento typ programovanej bunkovej smrti nefunguje len pri rybách, ale aj u nás.

S hromadným odlupovaním črevných buniek to teda nie je tak, ako sme si mysleli. Neškodí nám a netreba sa mu brániť. Práve naopak – je to dômyselný obranný mechanizmus, ktorý nás síce nezbaví všetkého zlého, ale niektorých toxínov rozhodne áno. Ako príklad poslúži látka s názvom Glafenín, ktorá tvorí liek proti bolesti. Európania tento prípravok s obľubou užívali približne tridsať rokov. Stiahli ho, keď sa zistilo, že poškodzuje obličky a pečeň. Mnohí z nás možno prežili liečbu týmto nesteroidným protizápalovým liekom práve vďaka delaminačnému mechanizmu.

Ako to funguje?

Prierez čreva ukazuje spojenie medzi epitelovými bunkami (zelené) a absorpčnými bunkami exprimujúcimi proteín a určenými na likvidáciu (červené). Zdroj: John Rawls Lab, Duke University.
Črevnú výstelku tvorí jediná vrstva tesne spojených buniek, ktorá sa nazýva tyčinkový lem. Výstelka je taká tenká preto, aby sa čo najjednoduchšie absorbovali živiny. Ak črevo zhrubne, napríklad pri zápale, stráca výkonnosť a plytvá potravou. Tenká vrstva buniek sliznice musí vydržať rôzne druhy náporu, preto sú bunky k sebe tesne primknuté a upevnené v podloží kotviacimi proteínmi. Keď sa z niektorej stane „pohár plný toxínov“, zdravé kolegyne sa na ňu začnú tlačiť a prinútia ju zdvihnúť kotvy, čo znamená, že sa jej väzobné proteíny uvoľnia a natiahnu. Susediace bunky sa tlačia na odsúdenú bunku, až ju z kolektívu vystrčia, čím nad ňou vynesú rozsudok smrti, a ona odíde z tela s odpadom.

Čím je tento mechanizmus zaujímavý?

Napríklad tým, že predstavuje riešenie v situáciách, keď nežiaduce účinky liekov (ako v prípade spomínaného Glafenínu) zastavia efluxné pumpy. Tie by mali fungovať, lebo nám z buniek odstraňujú škodlivé látky. Oplatí sa tiež odhaliť ich tajomstvá, ktoré sa nám môžu zísť, keď potrebujeme ich výkon zámerne znížiť. Napríklad, keď sa podáva chemoterapia a my potrebujeme, aby urobila s rakovinou krátky proces. Problém spočíva v tom, že práve škodlivé bunky si často dokážu zvýšiť výkon efluxných púmp a odolať tak aj toxínovým koktailom, ktoré však zdravé bunky nedokážu zo seba vypumpovať. Vedci priznávajú, že zatiaľ nevedia, ktoré črevné bunky odchádzajú a na aký pokyn proces prebieha. Napriek tomu ich poznatok možno využiť, aby sme lepšie pochopili alimentárne otravy a dokázali účinnejšie bojovať s alergiami a možno i s rakovinou.


Literatúra

  1. Scott T. Espenschied, et al.: Epithelial delamination is protective during pharmaceutical-induced enteropathy, PNAS first published August 7, 2019 https://doi.org/10.1073/pnas.1902596116

 

Hodnotenie článku
Rezistencia v brušnej dutine

inVitro 4/2019

Rezistencia v brušnej dutine

Tento článok sa nachádza v čísle InVitro 4/2019 Rezistencia v brušnej dutine. Ak máte záujem o časopis v tlačenej verzii, ozvite sa nám.
Objednať inVitro