Hajuvetolaitteet kiireisiltä tienvarsilta, rikkoutuneista lihakaappeista ja räikeistä rikospaikoista; se on mädäntyvän lihan allekirjoitus haise. Huokoisesta aromistaan huolimatta kemiallisella yhdisteellä voi olla tärkeä tarkoitus elävässä ihmiskehossa, uuden tutkimuksen mukaan.
Putressiiniksi kutsuttu yhdiste kääntää kytkimen tietyissä immuunisoluissa, mikä auttaa niitä vieroittamaan kehon kuolleita kudoksia, uuden tutkimuksen mukaan, joka julkaistiin verkossa 30. tammikuuta lehdessä Cell Metabolism. Se puolestaan voisi auttaa vartaloa estämään sydänsairauksia.
Kirjailijat tutkivat sekä ihmisen että hiiren soluja, samoin kuin eläviä hiiriä paljastaakseen, kuinka nämä ruumiita rapistavat immuunisolut, joita kutsutaan makrofageiksi, tekevät sulatuista jäänteistä putreskiinin pyörteelleen vatsassaan.
Jos heidän putreskiinivarastonsa on vähäinen, makrofagit kamppailevat lisäsolujen kuluttamiseksi, jättäen ruumiit kasaamaan, hajottamaan ja erittelemään haitallisia aineita elimistöön. Kuolleet kudokset, jotka vuotavat myrkyllisiä aineita, voivat laukaista tulehduksen ja myötävaikuttaa sairauksiin, mukaan lukien ateroskleroosi, jossa valtimoihin kertyy rasvaisia plakkeja ja ne voivat räjähtää aiheuttaen sydänkohtauksia tai aivohalvauksen.
Nämä vuotavat, "nekroottiset" solut ovat "todella tunnusmerkki sille, joka erottaa suhteellisen hyvänlaatuiset ateroskleroottiset leesiot taudeista aiheutuvista", vanhempi kirjailija Dr. Ira Tabas, patologian ja solubiologian professori Columbian yliopiston Vagelosin lääkäreiden ja kirurgien yliopistossa, kertoi Live Sciencelle. Putrescine on vain yksi kehon siivousryhmän jäsen, mutta sen roolin ymmärtäminen solujen puhdistuksessa voi joskus auttaa lääkäreitä hoitamaan ateroskleroosia ja monia muita vaivoja, kuten autoimmuunisairauksia ja syöpää, Tabas lisäsi.
"Makrofaagien kyky syödä useita kuolleita soluja on molemmat erittäin tärkeitä näiden ongelmien välttämiseksi", hän sanoi. Arvioitu miljardeja, "ellei biljoonat", soluja kuolee kehossamme päivittäin, mikä tekee ruumiin puhdistuksesta ehdottoman kriittisen osan jokapäiväisessä terveydessämme. "Tämän tutkimuksen lähtökohtana oli selvittää, mitä tapahtuu sen jälkeen kun se on syönyt sen ensimmäisen kuolleen solun", Tabas sanoi.
Ruumiinpöytä
Uutta tutkimusta kuvaavan lausunnon mukaan kuolleiden solujen tyhjentämistä kehosta kutsutaan efferosytoosiksi, termiksi, joka on johdettu latinalaisesta lauseesta "kuljettaa hautaan". Makrofaageilla on erinomainen vaikutus solujen ruumiiden imeytymiseen ja sulattamiseen. Muut solut auttavat poistamaan kuolleen ja sairastuneen kudoksen tarvittaessa, mutta makrofagit saavat elävät gobbling solun jätteet.
Yksittäisen makrofagin on usein puhdistettava kymmeniä soluja, ellei enemmän, jotta efferosytoosi jatkuu sujuvasti, kertoi Stanfordin yliopiston lääketieteellisen korkeakoulun vaskulaarisen kirurgian professori Nicholas Leeper, joka ei ollut mukana tutkimuksessa. Mutta kukaan ei tiennyt, kuinka yksi makrofagi voi ottaa vastaan tällaisen työmäärän. "Se on aina ollut mysteeri", hän sanoi.
Tämän mysteerin purkaminen voi olla kriittistä ateroskleroosin hoitoon tarkoitettujen ihmisten hoidossa, Leeper kertoi Live Science: lle. Luvut viittaavat siihen, että efferosytoosista tulee viallisia sairaissa valtimoissa, jolloin kiinnitysplakkit muuttuvat epävakaiksi ja vuotaviksi, ilmestyi Circulation-lehden vuoden 2017 arvostelu. Kun plakki repeä, proteiinit, jotka seksektroitiin rakenteen sisällä, purskahtivat ja antavat signaalin verihiutaleiden armeijasta kootakseen kohtaan. Verihiutaleiden mielestä repeämä on haava, joka täytyy hyytyä, mutta käytännössä verihiutaleet lopulta tukkeutuvat valtimoon ja johtavat aivohalvaukseen, sydänkohtaukseen tai äkilliseen sydämenpysähdykseen, Tabas sanoi.
"Verihiutalepistoke tekee meidät", Tabas huomautti. Efersytoosin palauttaminen terveelle tasolle voisi teoriassa estää kudoskuoleman ja plakin repeämisen, mutta tutkijoiden on ensin ymmärrettävä, kuinka täysin toimivat makrofagit kuluttavat niin monia soluja.
Joten Tabas ja hänen kollegansa järjestivät illallisen ihmisen makrofageille, täydellisenä kuolleiden solujen noutopöydällä.
Tarttuaksesi aterian makrofagit käyttävät Rac1-nimistä proteiinia rakentamaan niiden solukappaleestaan ulottuvia lankalankoja. Filamentit lukkiutuvat solukumpuihin ja kelavat ne makrofagiin, missä kuolleet solut jakautuvat sitten komponentteihinsa. Kuluttaessasi tätä välipalaa, makrofagit myös sulavat joitain omista Rac1-proteiineistaan. Jäljellä oleva Rac1 on elvytettävä, ennen kuin makrofagit voivat ottaa toisen aterian, ryhmä totesi - mutta ensin solu vaatii jotain ruokahalunsa täyttämiseksi.
Osoittautuu, että ensimmäinen makrofagin syömä ateria auttaa kannustamaan solua syömään yhä enemmän. Kuolleiden solujen proteiinit hajoavat yksittäisiksi aminohapoiksi, mukaan lukien arginiiniksi kutsuttu proteiini. Entsyymi ottaa arginiinin, muuttaa sen molekyyliksi, jota kutsutaan ornitiiniksi ja siirtää sitten tuotteen toiseen entsyymiin. Ornitiinista tulee putreskiini, joka puolestaan laukaisee ketjureaktion, joka ajaa jäljellä olevan Rac1: n kääntymään ylikierrokseen ja rakentamaan säikeitä entistä tehokkaammin. Ramped-ylös noussut Rac1 mahdollistaa makrofagin kulkemisen lisää ruokaa.
Nälkäisten makrofagien valjastaminen
Ryhmä yritti estää putreskiinin tuotannon sekä ihmisen että hiiren makrofageissa ja havaitsi, että solut eivät enää voineet kuluttaa useita aterioita yhdessä istunnossa. Tutkijat ihmettelivät, kuinka matalat putreskiinitasot voivat vaikuttaa ateroskleroosiin. Taudin hiirimallissa ryhmä havaitsi, että pitkälle edenneillä oireilla eläimiltä puuttui keskeinen komponentti putreskiinin tuotantolinjassa: entsyymi, joka muuttaa arginiinin ornitiiniksi, joka tunnetaan nimellä arginase-1.
Yrittäessään hoitaa eläimiä, joukkue lisäsi pieniä annoksia putreskiiniä suoraan eläinten juomaveteen. (Kun liuotettu ja annosteltu pieninä annoksina, erittäin haiseva yhdiste ei enää anna loukkaavaa hajua.) Käsittelyn jälkeen hiiren makrofagit näyttivät kuluttavan soluja tehokkaammin ja eläinten plakit alkoivat kutistua.
Hiirien pisteiden yhdistämiseksi ihmisiin ryhmä otti myös otoksia makrofageista ihmisiltä, joilla oli varhainen ja pitkälle edennyt ateroskleroosi, ja havaitsi samanlaisen kuvion: Kehittyneempään sairauteen osallistuvien makrofagit varustettiin vähemmän arginaasi-1: llä. Koska putreskiinin muodostuminen toimii hyvin samoin hiirissä ja ihmisissä, teoriassa hoidot, jotka manipuloivat sitä muodostumista, voivat hoitaa ateroskleroosia.
"En työnnä putreskiiniä hoitona", mutta erityisesti muita hoitomuotoja voitaisiin kehittää efferosytoosin lisäämiseksi muilla tavoin, Tabas sanoi. Suurina annoksina putreskiini voi olla myrkyllinen ihmisille ja eläimille ja aiheuttaa maha-suolikanavan häiriöitä, hän sanoi. Tärkeintä on, että efferosytoosi, kun se aukeaa kunnolla, auttaa ylläpitämään ihmisten terveyttä ja estämään sairauksia, Tabas sanoi.
Voi olla mahdollista, että "solujen muutos voi johtaa tilanteeseen, joka aiheuttaa enemmän efferosytoosia ja vaurioituneiden valtimoiden korjaamista", NYU Langone Healthin endokrinologian, diabeteksen ja aineenvaihdunnan osaston johtaja tri Ira Goldberg kertoi Livelle. Tiede sähköpostissa. "Tärkeämpää on, että tämä prosessi on todennäköisesti samanlainen kuin se, joka tapahtuu muissa tilanteissa, joissa solukuolema tapahtuu", sanoi Goldberg, joka ei ollut mukana uudessa tutkimuksessa.
Esimerkiksi tutkimus ehdottaa, että efferosytoosi menee pieleen autoimmuunisairauksissa, kuten lupuksessa, jossa kuolleet solut kerääntyvät imusolmukkeisiin ja häiritsevät immuunisolujen toimintaa. Syöpäsolut välttävät makrofagien syömisen lähettämällä niin kutsuttuja "älä syö minua" -signaaleja, joten efferosytoosin lisääminen tuumorikohdissa voisi toimia kohdistuvana syöpähoidon muotona. Toistaiseksi näkemys efferosytoosista voi merkitä "merkittävää edistystä" sydänsairauksien hoidossa, Leeper sanoi.
"Sydän- ja verisuonisairauksiin liittyvän reitin merkitystä ei voida yliarvioida ... Periaatteessa kaikilla länsimaailman aikuisilla on jonkinlainen ateroskleroosi", Leeper sanoi. Rutto voi alkaa kehittyä jo nuoruudessa, hän sanoi. Leeper itse kehitti äskettäin lääkityksen, joka auttaa makrofageja tunnistamaan ja syömään kuolleet solut hiirillä, joilla on ateroskleroosi. Kun tutkijat paljastavat edelleen efferosytoosiin liittyviä erilaisia kemiallisia reaktioita, lääkekehittäjät voivat oppia edistämään prosessia erilaisilla terapioilla.
Leeper kertoi, että tutkimuslinja voisi joskus johtaa hoitoihin, joissa puututaan "useisiin maailman parhaimmista tappajista".
