Έναν άγνωστο μέχρι πρόσφατα μηχανισμό με τον οποίο τα μιτοχόνδρια μπορούν να αντιλαμβάνονται πολύ πρώιμα σημάδια δυσλειτουργίας και να ενεργοποιούν την άμυνα του κυττάρου αποκάλυψαν ερευνητές από τα πανεπιστήμια Heidelberg, Freiburg και Münster.
Η ανακάλυψη προσφέρει μια διαφορετική εικόνα για τα μιτοχόνδρια, τα οργανίδια που συχνά περιγράφονται ως τα «εργοστάσια παραγωγής ενέργειας» των κυττάρων. Αντί να περιμένουν να εξαπλωθεί η βλάβη και να σημάνει συναγερμό το υπόλοιπο κύτταρο, φαίνεται ότι διαθέτουν εσωτερικό μηχανισμό επιτήρησης που αντιδρά ακόμη και σε ήπιο οξειδωτικό στρες.
Τα αποτελέσματα δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Molecular Cell.Το πρόβλημα του οξειδωτικού στρες
Κατά την παραγωγή ενέργειας στα μιτοχόνδρια δημιουργούνται και δραστικές μορφές οξυγόνου. Πρόκειται για ιδιαίτερα αντιδραστικά μόρια τα οποία, όταν συσσωρευτούν σε μεγάλες ποσότητες, μπορούν να προκαλέσουν βλάβες σε πρωτεΐνες και άλλα κυτταρικά συστατικά.
Το οξειδωτικό στρες έχει συνδεθεί με τη γήρανση και με πολλές παθολογικές καταστάσεις, μεταξύ των οποίων νευροεκφυλιστικά νοσήματα και μιτοχονδριακές διαταραχές.
Τα κύτταρα διαθέτουν μηχανισμούς προστασίας. Ένας από τους σημαντικότερους είναι η λεγόμενη μιτοχονδριακή απόκριση σε μη σωστά αναδιπλωμένες πρωτεΐνες, γνωστή ως UPRmt, η οποία ενεργοποιεί διαδικασίες που βοηθούν στη σταθεροποίηση και αποκατάσταση των μιτοχονδρίων.
Μέχρι σήμερα όμως μεγάλο μέρος της έρευνας βασιζόταν σε πειράματα όπου τα μιτοχόνδρια υποβάλλονταν σε πολύ ισχυρό και απότομο στρες. Αυτό δεν αντικατοπτρίζει απαραίτητα όσα συμβαίνουν κατά τη φυσιολογική γήρανση ή την εξέλιξη μιας νόσου, όπου οι βλάβες μπορεί να αναπτύσσονται αργά.Οι επιστήμονες προκάλεσαν πολύ ήπιο στρες
Η ερευνητική ομάδα δημιούργησε ένα πειραματικό σύστημα που της επέτρεψε να προκαλέσει πολύ χαμηλά επίπεδα οξειδωτικού στρες αποκλειστικά μέσα στα μιτοχόνδρια.
Έτσι μπόρεσε να παρακολουθήσει τι συμβαίνει στα πρώτα στάδια, πριν εμφανιστούν εκτεταμένες κυτταρικές βλάβες.
Το αποτέλεσμα ήταν εντυπωσιακό. Ακόμη και αυτό το ήπιο στρες ήταν αρκετό για να ενεργοποιήσει τη μιτοχονδριακή απόκριση προστασίας, ενώ δεν υπήρχαν ακόμη μετρήσιμες βλάβες έξω από τα μιτοχόνδρια.
Αυτό υποδηλώνει ότι τα ίδια τα οργανίδια μπορούν να αναγνωρίσουν πρώιμα ότι κάτι αρχίζει να πηγαίνει στραβά.Δύο ένζυμα λειτουργούν σαν ευαίσθητοι αισθητήρες
Οι ερευνητές εντόπισαν δύο μιτοχονδριακά ένζυμα, τα MPP και Oct1, τα οποία φαίνεται να αποτελούν ιδιαίτερα ευάλωτους πρώιμους στόχους του οξειδωτικού στρες.
Τα ένζυμα αυτά συμμετέχουν στην επεξεργασία πρωτεϊνών που εισάγονται στα μιτοχόνδρια. Όταν εκτίθενται σε δραστικές μορφές οξυγόνου, η λειτουργία τους μειώνεται εν μέρει.
Το αποτέλεσμα είναι να αρχίσουν να συσσωρεύονται πρωτεΐνες μέσα στο μιτοχόνδριο. Αυτή η συσσώρευση φαίνεται ότι λειτουργεί σαν εσωτερικό προειδοποιητικό σήμα, ενεργοποιώντας την προστατευτική απόκριση UPRmt.
Με απλά λόγια, το μιτοχόνδριο φαίνεται να αντιλαμβάνεται την πτώση της ποιότητας της δικής του λειτουργίας και να ενεργοποιεί μηχανισμούς προστασίας προτού η κατάσταση εξελιχθεί σε εκτεταμένη κυτταρική βλάβη.Τι σχέση μπορεί να έχει με τη γήρανση
Η ανακάλυψη παρουσιάζει ιδιαίτερο ενδιαφέρον επειδή η σταδιακή δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων αποτελεί χαρακτηριστικό πολλών διαδικασιών που σχετίζονται με τη γήρανση.
Ένας μηχανισμός που επιτρέπει την πολύ πρώιμη ανίχνευση της βλάβης θα μπορούσε να βοηθήσει στην κατανόηση του γιατί ορισμένα κύτταρα καταφέρνουν να διατηρούν τη μιτοχονδριακή λειτουργία τους για μεγαλύτερο χρονικό διάστημα από άλλα.
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η καλύτερη κατανόηση αυτού του συστήματος μπορεί μακροπρόθεσμα να προσφέρει νέους στόχους για παρεμβάσεις που θα επιδιώκουν τη σταθεροποίηση της μιτοχονδριακής λειτουργίας.Η σημαντική επιφύλαξη
Η συγκεκριμένη έρευνα πραγματοποιήθηκε κυρίως σε κύτταρα ζύμης Saccharomyces cerevisiae και επομένως δεν αποδεικνύει ότι η ενίσχυση του μηχανισμού θα μπορούσε να θεραπεύσει ανθρώπινες ασθένειες ή να επιβραδύνει τη γήρανση.
Πολλοί από τους μηχανισμούς που μελετήθηκαν είναι εξελικτικά διατηρημένοι και τα αντίστοιχα ένζυμα MPP και Oct1 υπάρχουν και στα ανθρώπινα κύτταρα. Ωστόσο απαιτείται επιπλέον έρευνα σε ανθρώπινα κύτταρα και σε οργανισμούς μεγαλύτερης πολυπλοκότητας για να διαπιστωθεί πόσο παρόμοια λειτουργεί αυτό το σύστημα στον άνθρωπο.
Η αξία της ανακάλυψης προς το παρόν βρίσκεται στην αποκάλυψη ενός νέου θεμελιώδους μηχανισμού κυτταρικού ελέγχου ποιότητας, όχι σε κάποια άμεσα διαθέσιμη θεραπευτική εφαρμογή.
