8 b8067136cb

istniejących (jak warstwy cebuli), starsze wewnętrzne komórki coraz bardziej oddalają się od powierzchni i zmniejsza się ilość docierającego do nich tlenu. Jeśli stężenie tlenu spadnie poniżej pewnej wartości, zostaje naruszona integralność mitochondriów - ich funkcjonowanie zależy od dostępności tlenu, niezbędnego podczas wytwarzania energii. Zaalarmowane komórki zaczynają więc uwalniać czynniki indukujące apoptozę. Teoria ta wydaje się prawdopodobna m.in. dlatego, że uszkodzenie mitochondriów indukuje również apoptozę w dojrzałych komórkach. A to oznacza, że mechanizm prowadzący do śmierci komórki jest zawsze gotowy do uruchomienia. Jeśli komórka zostanie uszkodzona, zwalnia blokadę i rusza program samozniszczenia.

Jednocześnie Bassnett zaproponował inną możliwą przyczynę rozpoczęcia apoptozy. Może nią być kwas mlekowy powstający podczas utleniania glukozy w zróżnicowanych komórkach soczewki. Dojrzale komórki ze środka soczewki nie mają mitochondriów i produkują energię w procesie oddychania beztlenowego, podczas którego glukoza przekształca się w kwas mlekowy. W komórce tworzy się gradient stężenia kwasu i gradient pH, co może zapoczątkować apoptozę.

Inne prawdopodobne mechanizmy uruchamiające samobójstwa komórek również zasługują na uwagę. Podczas badań prowadzonych na hodowlach komórek soczewki Mi-chael Wridc, teraz pracowmik Cardiff University w^r Walii, oraz Esmond Sanders z University of Alberta w Kanadzie wykazali, że degradację jąder w komórkach soczew^rki wywołuje czynnik martwicy nowotworów (TNF - tumor necrosis factor). TNF jest cząsteczką sygnałową, która może indukować proces apoptozy zarów no w zdrowych komórkach, jak i niektórych komórkach nowotworowych. Nikt jednak nie wie, jak TNF w rzeczywistości działa w soczew^rce.

Zespół Klausa van Leyena z Massachusetts General Hospital wykrył cząsteczki, które mogą odpowiadać za uruchamianie samobójczej śmierci komórki. Jedną z nich jest enzym 15-lipooksvgenaza (15-LOX), który ma zdolność wbudowywania się w^f błony organelli komórek soczewki i robi w nich dziury. Przez te otwory mogą do środka organelli wnikać proteazy - enzymy degradujące białka. Nadal jednak pozostaje niejasne, jak w odpowiednim momencie różnicowania soczewki dochodzi do aktywacji 15-L0X.

Mój zespół niedawno zaproponował wyjaśnienie mechanizmu zatrzymywania apoptozy. Badaliśmy występujące w soczewkach człowieka, szczura i myszy białko, galekty-nę-3, które ma zdolność wiązania się do innych cząsteczek i bierze udział w różnych procesach biologicznych zachodzących w- wielu tkankach - podziałach komórkowych, apopto-zie i różnicowaniu. Wykryliśmy, że jest ono produkowane w komórkach soczewki jeszcze zawierających organelle, ale jego synteza zostaje zredukowana, gdy rozpoczyna się degradacja składników- komórkowych. Taki wzór ekspresji galektyny-3 sugeruje, że mogłaby ona być czynnikiem kontrolującym apoptozę. Niestety, na razie nic mamy pojęcia, co wyłącza ekspresję tego białka.

Ostatnio w^r laboratorium Shigekazu Nagaty na Uniwersytecie w Osace w Japonii udało się zidentyfikować DNA-zę - enzym tnący DNA, który bierze udział w degradacji kw>a-su deoksyrybonukleinowego w komórkach soczewki. Myszy laboratoryjne pozbawione tej szczególnej DNA-zy rodzą się z zaćmą; podczas różnicowania komórek soczewki nie dochodzi do apoptotycznego zniszczenia jąder komórkowych. Wydaje się, że w^fe wszystkich innych komórkach apoptoza przebiega normalnie. (Dzieci rodzą się z zaćmą, jeśli podczas rozw^roju zarodkowego w soczewce nic nastąpiła degradacja organelli, co może być spowodowane infekcją wirusową, na przykład różyczką przebytą przez ciężarną kobietę).

Oczywiście, nie można wykluczyć, że zamiast aktywnie hamować proces apoptozy, komórki soczewki unikają śmierci, ponieważ niektóre ich składniki są po prostu odporne na działanie enzymów niszczących pozostałe organelle. Na przykład białka występujące wyłącznie w soczewce mogą być „niewidzialne” dla enzymów degradujących cytoszkie-let i inne składniki komórkowe. Z kolei z niektórych badań wynika, że krystaliny tworzą barierę ochronną dla pewnych białek, uniemożliwiając apoptotycznym enzymom dotarcie do nich.

Lekcje w akwarium

CHOĆ' CORAZ LEPIEJ ROZUMIEMY PROCESY zachodzące W SOCZCW^r-ce, wielu cennych wskazówek może dostarczyć mała rybka akwariowa - danio pręgow^rany. Jest ona doskonałym modelem do badania rozwoju zarodkowego, ponieważ jej zarodek składa się z niew ielu komórek i jest niemal przezroczysty. Dzięki temu można swobodnie obserwować powstawanie narządów wewnętrznych. Większość z nich tworzy się niewiarygodnie szybko - już po 48 godzinach od złożenia ikry. W trzecim dniu rozwoju rybka wykluwa się z jaja i zaczyna pływać. Danio pręgowany należy do kręgowców, tak więc genetyczna kontrola jego rozw^roju odbywa się podobnie jak u ludzi.

Różne grupy badawcze podejmują próby poszukiwania mutantów’ tych rybek. Jednym z zespołów^ kieruje laureatka Nagrody Nobla Christiane NiissIein-Volhard z Max-Planck -Institut fiir Entwicklungsbiologie w Tybindze w Niemczech. Wśród stworzonych mutantów są takie, których soczewki mają nietknięte organelle komórkowe, oraz takie, u których komórki soczewek zamierają całkowicie. Część z nich ma zaćmę bardzo podobną do obserwowanej u ludzi.

Naukowcy sprawdzają, czy uzyskane mutanty mogą dostarczyć nowych informacji o tym, jak się rozpoczyna i kończy proces apoptozy w komórkach soczewki. Jeśli tak, wskazówki te usprawniłyby badania medyczne nad metodami leczenia chorób wywołanych zamieraniem komórek. Tymczasem posłużą do głębszego zrozumienia przyczyn i mechanizmu powstawania zaćmy, co powinno przyśpieszyć znalezienie sposobu na spowolnienie lub zapobieganie jej rozwojowi. Brzmi to bardzo zachęcająco.    ■ * W Polsce wykonuje się rocznie około 150tys. operacji zaćmy.

JESU CHCESZ WIEDZIEĆ WIECU

Developmental Aspects of Galectin-3 Expression in the Lens. R. Dahm, S. Bramkę, J. Dawczynski, R. H. Nagaraj i M. Kasper; Histochemistry and Celi Biology, tom 119, nr 3, s. 219-226, 2003.

Nuclear Cataract Caused by a Lack of DNA Degradatlon In the Mouse Eye Lens. S. Nishimoto i in.; Naturę, tom 424, s. 1071-1074, 2003.

Nuclear Degeneration in the Developing Lens and Its Regulation by TNFalpha. Michael A. Wride i Esmond J. Sanders; Experimental Eye Research, tom 66, nr 3, s. 371-383, 1998.

Lens Organelle Degradation. Steven Bassnett; Experimental Eye Research, tom 74, nr 1, s. 1-6, 2002.

WY.DANIE SPECJALNE 2007

ŚWIAT NAUKI 23