Φανταστείτε δύο άτομα τα οποία αποφασίζουν να αυτοκτονήσουν. Μπορεί ο τελικός στόχος να είναι κοινός αλλά αυτό δεν σημαίνει ότι θα είναι κοινή και η πορεία τους προς τον θάνατο. Υπάρχουν οι μοναχικοί αυτόχειρες, αλλά υπάρχουν και οι καμικάζι. Το ίδιο ακριβώς συμβαίνει και με τα κύτταρά μας: άλλα πεθαίνουν σιωπηλά και μόνα τους και άλλα συμπεριφέρονται σαν καμικάζι φροντίζοντας να παρασύρουν στον θάνατο και τους γείτονές τους. Περιττό να πούμε πως ο θάνατος κυττάρων-καμικάζι έχει πολύ σοβαρότερες επιπτώσεις στον οργανισμό μας καθώς ο ιστός δεν χάνει ένα αλλά πολύ περισσότερα κύτταρα. Και αν ο ιστός δεν είναι άλλος από τον εγκέφαλό μας, τότε οι συνέπειες της νέκρωσης των κυττάρων σημαίνουν Αλτσχάιμερ και άλλες νευροεκφυλιστικές νόσους. Εκτός αν μπορέσουμε να παρέμβουμε και να αναχαιτίσουμε τις καταστρεπτικές διαθέσεις των κυττάρων-καμικάζι. Ως πρόσφατα αυτή η δυνατότητα ήταν πολύ περιορισμένη. Σήμερα όμως το πεδίο προς αυτή την κατεύθυνση είναι ανοιχτό χάρη στην εργασία ελλήνων ερευνητών από το Ιδρυμα Τεχνολογίας και Ερευνας της Κρήτης.
Ο δρ Νεκτάριος Ταβερναράκης στο εργαστήριό του στο Ιδρυμα Τεχνολογίας και Ερευνας της Κρήτης
Ο δρ Νεκτάριος Ταβερναράκης και η συνεργάτις του κυρία Κωστούλα Τρουλινάκη γνώριζαν από καιρό ότι ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της νόσου Αλτσχάιμερ είναι ο θάνατος των κυττάρων μέσω μιας διεργασίας την οποία οι επιστήμονες ονομάζουν νέκρωση. «Παλιές κλασικές ιστολογικές μελέτες είχαν καταδείξει ότι τα εγκεφαλικά κύτταρα των ασθενών που πάσχουν από Αλτσχάιμερ πέθαιναν με νέκρωση» δήλωσε στο «BHMAScience» o δρ Ταβερναράκης και προσέθεσε: «Ωστόσο κανείς δεν είχε διερευνήσει τις λεπτομέρειες αυτής της διεργασίας. Ετσι αποφασίσαμε να τη μελετήσουμε, για να μάθουμε αν και πώς συνέβαλε στην παθολογία της νόσου, αν ήταν αίτιο ή αποτέλεσμά της».
«Σουρωτήρι» που διασπείρει φλεγμονή
Η νέκρωση είναι ένας μηχανισμός κυτταρικού θανάτου ο οποίος χαρακτηρίζεται από ενδοκύττωση. Υπό κανονικές συνθήκες η ενδοκύττωση χρησιμοποιείται από το κύτταρο για την πρόσληψη θρεπτικών ουσιών, ενώ στα νευρικά κύτταρα αυτή αξιοποιείται και για τη μεταφορά σημάτων μεταξύ τους. Στην περίπτωση της νέκρωσης το κύτταρο χρησιμοποιεί την ενδοκύττωση για να καταστρέψει την ίδια του τη δομή. Βασικό βήμα της ενδοκύττωσης είναι η δημιουργία μεμβρανικών κυστιδίων μέσα στα οποία εγκλείονται τα όποια συστατικά. Για τη δημιουργία των κυστιδίων το σε πορεία νέκρωσης νευρικό κύτταρο κόβει κομμάτια από την εξωτερική μεμβράνη του, πράγμα το οποίο έχει ως αποτέλεσμα αυτή να χάνει βαθμηδόν τη συνοχή της και τη λειτουργικότητά της. «Η εξωτερική μεμβράνη κυττάρων που έχουν πάρει τον δρόμο της νέκρωσης είναι διάτρητη» σημείωσε ο έλληνας ερευνητής και προσέθεσε: «Αυτό έχει ως συνέπεια τα συστατικά του κυττάρου να διαφεύγουν στο εξωτερικό περιβάλλον και να επάγεται φλεγμονώδης αντίδραση από τον οργανισμό».
Πράγματι η χρόνια φλεγμονή αποτελεί άλλο ένα ιστολογικό χαρακτηριστικό των ασθενών με νόσο Αλτσχάιμερ. Οι ερευνητές εκτιμούν μάλιστα ότι η παρουσία φλεγμονής ενισχύει την περαιτέρω διάδοση της νέκρωσης δημιουργώντας έναν φαύλο κύκλο. Αυτόν τον φαύλο κύκλο διερωτήθηκαν αν θα μπορούσαν να σπάσουν οι έλληνες βιολόγοι μέσω του ελέγχου της ενδοκύττωσης. Ως μοντέλο για τον πειραματισμό τους επέλεξαν τον νηματώδη σκώληκα Caenorhabditis elegans, ένα πολύ καλά μελετημένο πειραματόζωο το οποίο τροποποίησαν γενετικά έτσι ώστε να εκφράζει τοξικές πρωτεΐνες. «Στα νευρικά κύτταρα του νηματώδους σκώληκα ενεργοποιήσαμε την παραγωγή των πρωτεϊνών που παράγονται και στα κύτταρα των ασθενών που πάσχουν από τις νόσους Πάρκινσον και Αλτσχάιμερ, όπως η συνουκλεΐνη και το β-αμυλοειδές» εξήγησε ο δρ Ταβερναράκης.
Με αυτή την παρέμβαση οι δύο βιολόγοι πέτυχαν αυτό που ήλπιζαν: τα νευρικά κύτταρα των πειραματοζώων αντέδρασαν όπως και τα κύτταρα των ασθενών και άρχισαν να παίρνουν τον δρόμο προς τον θάνατο μέσω της νέκρωσης. «Μελετώντας τη διαδικασία της νέκρωσης διαπιστώσαμε ότι η ενδοκύττωση, η οποία είναι μια φυσιολογική διαδικασία, γινόταν με τόσο μεγάλες ταχύτητες ώστε η μεμβράνη του κυττάρου δεν προλάβαινε να επουλωθεί και το κυτταρόπλασμα, το περιεχόμενο του κυττάρου, άρχιζε να ρέει στο εξωτερικό περιβάλλον» εξήγησε ο έλληνας βιολόγος.
Πώς σώθηκαν οι νευρώνες
Η παραπάνω παρατήρηση οδήγησε στο λογικό ερώτημα: Αν μπορούσε κανείς να επαναφέρει την ενδοκύττωση σε κανονικούς ρυθμούς, θα μπορούσε να περιορίσει και την έκταση της καταστροφής; Προκειμένου να απαντήσουν σε αυτό το ερώτημα, οι δύο ερευνητές αρχικά μελέτησαν συστηματικά τις πρωτεΐνες οι οποίες είναι απαραίτητες στη διαδικασία της ενδοκύττωσης και στη συνέχεια σχεδίασαν έναν ευφυή πειραματισμό. «Κεντρικό ρόλο στη διαδικασία της ενδοκύττωσης διαδραματίζουν μια σειρά δομικών πρωτεϊνών οι οποίες είναι απαραίτητες για τη δημιουργία και τη λειτουργικότητα των κυστιδίων» σημείωσε ο δρ Ταβερναράκης και προσέθεσε: «Αποφασίσαμε λοιπόν να παρέμβουμε και να μειώσουμε τον ρυθμό με τον οποίο αυτές συντίθενται».
Αξιοποιώντας εξαιρετικά εκλεπτυσμένες τεχνικές μοριακής βιολογίας οι δύο ερευνητές επανέφεραν πράγματι τη σύνθεση των εν λόγω πρωτεϊνών στα κανονικά επίπεδα. Οπως ήταν αναμενόμενο, η μείωση αυτή είχε άμεσες επιπτώσεις στους ρυθμούς της ενδοκύττωσης, η οποία επίσης μειώθηκε. Σύμφωνα με το άρθρο των ελλήνων επιστημόνων, το οποίο δημοσιεύθηκε την περασμένη Τετάρτη στην επιθεώρηση «EMBO Journal», η παραπάνω παρέμβαση είχε ως αποτέλεσμα τη διάσωση των νευρικών κυττάρων. Με άλλα λόγια, το ζωτικό ερώτημα αν η επαναφορά της ενδοκύττωσης στα κανονικά επίπεδα θα μπορούσε να μετριάσει την καταστροφή του νευρικού ιστού απαντήθηκε καταφατικά.
Και τα δύο κύτταρα της εικόνας πεθαίνουν. Το δεξί ήσυχα, με απόπτωση. Το αριστερό «αυτοκτονεί» με νέκρωση, «μολύνοντας» και τα γειτονικά του (Φωτογραφία: PURDUE UNIVERSITY
Νέος στόχος για θεραπείες
«Παρά την παρουσία των τοξικών πρωτεϊνών, τα νευρικά κύτταρα επιβίωναν όταν η ενδοκύττωση γινόταν με ηπιότερους ρυθμούς. Θα έλεγε κανείς ότι η παρουσία τοξικών πρωτεϊνών οδηγούσε σε ενεξέλεγκτη ταχύτητα ενδοκύττωσης η οποία καταπονούσε τα κύτταρα. Αυτά φαινόταν να μην έχουν τον χρόνο να επουλώσουν την κυτταρική μεμβράνη τους και να υπέκυπταν στα τραύματά τους» σημείωσε ο κ. Ταβερναράκης και προσέθεσε: «Η επαναφορά της ενδοκύττωσης στα κανονικά επίπεδα υπήρξε καθοριστική για την επιβίωση των κυττάρων».
Τα ευρήματα των επιστημόνων από την Κρήτη δείχνουν ότι υπάρχει σχέση αιτίου – αιτιατού μεταξύ ενδοκύττωσης και νόσου Αλτσχάιμερ. «Φαίνεται ότι η αυξημένη ενδοκύττωση δεν αποτελεί απόρροια της νόσου αλλά συμβάλλει στην ανάπτυξή της» σημείωσε ο δρ Ταβερναράκης και εξήγησε ότι η εργασία τους ανέδειξε την ενδοκύττωση ως ένα νέο σημαντικό μηχανισμό ο οποίος θα μπορούσε να γίνει στόχος για την ανάπτυξη νέων φαρμάκων. «Τα πρώιμα αυτά αποτελέσματα δείχνουν ότι ουσίες που αναστέλλουν την ενδοκύττωση θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον περιορισμό της φλεγμονής που παρατηρείται τόσο στη νόσο του Αλτσχάιμερ όσο και σε άλλες νευροεκφυλιστικές ασθένειες» δήλωσε ο έλληνας ερευνητής.
