Metileno urdina eta progeria: zelulen zahartze-eredu baten irakaspenak

Gene bateko letra bakarreko aldaketak haurrak abiadura beldurgarrian zahartzea eragiten du. Ilea galtzea, artikulazio zurrunak, arteria estutuak eta nerabezarora mugatutako bizi-itxaropena. Gaixotasun hori Hutchinson-Gilford progeria sindromea da, eta urte luzez haren ikerketa nukleoan zentratu zen, proteina mutatuak han eragiten baitu kaltea. Marylandeko Unibertsitateko 2016ko ikerketa batek beste galdera bat egin zuen: zer itxura dute zelula horietako mitokondrioek? Erantzunak zelularen bi konpartimentu lotu zituen, eta mendebeteko historia duen tindagai urdin batek bietan izan zuen eragina.

Ikerketa Xiong-ek eta lankideek egin zuten, eta Aging Cell aldizkarian argitaratu zen 2016an. Kultibatutako zelulekin soilik lan egin zuten. Datu horrek baldintzatzen du jarraian datorren guztia. Aurkikuntzak benetakoak eta zehatzak dira. Edozein tratamendutatik duten distantzia ere argi dago.

Eredua: mutazio bat, itsatsita geratzen den proteina bat

Progeria LMNA genearen 1824 posizioan C bat T batez ordezkatzearekin hasten da. Aldaketak ez du aminoazidorik aldatzen. Ezkutuko splicing-gune bat aktibatzen du, eta horrek A lamina proteinatik 50 aminoazido ezabatzen ditu. Produktu laburtuak, progerina izenekoak, normalean zelulari bere farnesilo-aingura kentzea ahalbidetuko liokeen mozketa-gunea galtzen du. Ondorioz, progerina betiko farnesilatuta eta nukleoaren barne-mintzari itsatsita geratzen da, A lamina normala aldizka lotu eta askatuko litzatekeen tokian.

Nukleoan dituen ondorioak ondo dokumentatuta daude, eta mikroskopioz ikus daitezke. Nukleoek irtenguneak eta zimurrak sortzen dituzte, forma obalatu leunari eutsi beharrean. Heterokromatina, normalean nukleoaren ertza estaltzen duen DNA trinkotu eta isila, urritu egiten da. Milaka generen adierazpena aldatzen da. Irudikatu nukleo-lamina horma-paperaren atzeko aldamio gisa: aldamioaren pieza bat okerreko tokian soldatzen denean, horma puztu egiten da, eta paperaren marrazkia gela osoan desitxuratzen da.

Ikerketan progeria duten pazienteen larruazaleko fibroblastoak erabili ziren, azpikultibo-kopuru bereko kontrol-zelulekin batera, baita fibroblasto normalek progerina zuzenean ekoizteko eraldatutako bigarren zelula-lerro bat ere. Eraldatutako zelulek akats berak garatu zituzten; horrek progerinari egozten dio erantzukizuna, eta ez pazienteen historiari edo kultiboan emandako denborari. Larritasuna kantitatearekin batera handitzen zen: progerina gehiago adierazten zuen lerroak akats larriagoak erakutsi zituen aztertutako alderdi guztietan.

Mitokondrioen itxura

Fibroblasto osasuntsuen mitokondrioek nukleoaren inguruko sare adarkatu bat osatzen dute: zitoeskeletoaren bideetan zehar mugitzen diren tubulu luzeak. Progeria-lerroetan sare hori desagertuta zegoen. Mitokondrioen proportzio handiago bat zatituta zegoen, asko puztuta zeuden, eta mikroskopia elektronikoak kalte larriak zituzten organuluen kopurua gutxi gorabehera bikoiztu zela erakutsi zuen. Denbora-tarteka hartutako irudiek erakutsi zuten kontrol-zeluletakoak baino distantzia laburragoak egiten zituztela eta motelago mugitzen zirela.

Funtzioa itxurarekin batera aldatu zen. Mitokondrioetako superoxido-mailak eta zelula osoko oxidatzaile-mailak igo ziren. Zelula gehiagotan mintz-potentziala alteratuta zegoen. ATP ekoizpena jaitsi zen. Berez, hori guztia ez da harrigarria, kaltetutako mitokondrioek oxigeno-espezie erreaktiboak askatzen baitituzte eta energia gutxiago ekoizten baitute. Berritasuna proposatutako kausa zen. PGC-1alpha transkripzio-koaktibatzaileak mitokondrioen biogenesia bultzatzen du, haren menpeko faktoreen bidez: NRF1, TFAM eta fusioa eta fisioa erregulatzen dituzten MFN1, MFN2, OPA1, FIS1 eta DRP1, besteak beste. Progeria-zeluletan, haren mRNA maila gutxi gorabehera zortzi aldiz txikiagoa zen, eta proteina-maila ere proportzio berean murriztu zen. Bazirudien progerinak mitokondrioak sortu eta mantentzeko etengailu nagusia zapaltzen zuela. Nukleo-laminaren kaltearen eta energia-metabolismoaren arteko lotura hori mitokondrioetako energia-ekoizpenari buruzko azalpen zabalagoaren parte da; oreka beraren alde oxidatzailea, berriz, estres oxidatiboaren eta ROSen kontrolaren gaian lantzen da.

Metileno urdinak aldatu zuena

Ikertzaileek 100 nanomolarreko metileno urdinarekin tratatu zituzten zelulak, kontzentrazio baxuan, etengabe hainbat astez. Zelula-kultiboaren ikuspegitik, esposizio luze eta leuna da hori, ez farmakoaren pultsu labur bat. Metileno urdina forma oxidatuaren eta erreduzituaren artean txandakatzen da, eta mitokondrioen barruan elektroiak garraia ditzake. Horregatik deskribatzen da mitokondrioetan eragiten duen konposatu redox gisa, eta ez oxidatzaile bat neutralizatzean kontsumitzen den antioxidatzaile arrunt gisa.

Mitokondrioek erantzun egin zuten, bai zelula normaletan, bai progeria-zeluletan. ATP maila igo zen, oxidatzaile-mailak jaitsi ziren, eta akats larriak zituzten mitokondrioen proportzioa murriztu zen. PGC-1alpha-ren adierazpena neurri batean berreskuratu zen, baita haren menpeko itu batzuena ere. Orain arte deskribatutakoa mitokondrioen funtzioa laguntzeko efektu orokorra da, ez progeriaren berariazkoa.

Nukleoko emaitzak izan ziren ezustekoa, eta gaixotutako zelulen berariazkoak ziren. Formaren analisi kuantitatiboaren arabera, nukleoaren irtenguneak gutxitu egin ziren. A eta C laminen guztizko kantitateak igo ziren. Deigarriena progerinaren birbanaketa izan zen: tratatu gabeko progeria-zeluletan, progerinaren ehuneko 30 inguru baino ez zegoen nukleoplasmako frakzio disolbagarrian; gainerakoa mintzean ainguratuta zegoen. Tratamenduaren ondoren, zati disolbagarria ehuneko 65 ingurura igo zen, laminen portaera normaletik hurbil. Mintzetik askatuta, progerinak inguruko osagai gutxiago arrastatzen ditu berekin, eta A eta C laminen frakzio disolbagarriak ere berreskuratu ziren.

Askapen horren ondorioz, nukleoko bi fenotipo hobetu ziren. Nukleoaren inguruko heterokromatina, mikroskopia elektronikoz eta HP1-alpha heterokromatina-proteinaren tindaketa bidez aztertua, nabarmen leheneratu zen. RNA sekuentziazioak, gainera, transkriptoma normaltasunerantz hurbiltzen ari zela erakutsi zuen: tratatu gabeko progeria-zelulak kontrol-zeluletatik desberdinak ziren 3,200 gene baino gehiagotan; tratatutako progeria-zelulak, berriz, 1,670 ingurutan. Zelula normaletan, tratamendu berak dozena gutxi batzuk gene baino ez zituen aldatu; horrek iradokitzen du nukleoko efektua progerinarekin lotuta dagoela, eta ez dela transkripzioaren astinaldi orokor bat. Zelula- eta animalia-ereduek titularrek iradokitzen dituztenak baino galdera mugatuagoei erantzuten dietela azaltzen da metileno urdinari buruzko ikerketa nola irakurri artikuluan.

Zergatik ez den tratamendu bat

Lau mugak ikerketa dagokion tokian mantentzen dute: laborategiaren barruan.

Lehenik, dena kultibo-plaketan gertatu zen. Kultibatutako fibroblastoek ez dute odol-hornidurarik, immunitate-testuingururik, ehunen arkitekturarik edo konposatu bat bere itura iritsiko den ala ez baldintzatzen duen gorputz osoko farmakologiarik. Lan honetan ez zitzaion dosirik eman animaliarik, eta ez zen pazienterik tratatu.

Bigarrenik, progeria-fibroblastoak zelula mota bakar baten eredua dira. Gaixotasunak heriotza eragiten du batez ere arterietan, hezurretan eta gantz-ehunean duen eraginaren bidez, eta ikerketak fibroblastoak eta muskulu leuneko prestakin bakarra baino ez zituen aztertu. Beste ehun batzuek bestelako portaera izan dezakete.

Hirugarrenik, nukleoaren leheneratzea kultibo-medioan kontzentrazio nanomolarretan hainbat astez etengabe egondako esposizioaren ondorio izan zen. Plaketako kontzentrazioak ez dira dosiak, eta artikuluak ez du inola ere bihurtzen medioan erabilitako 100 nanomolarreko kontzentrazioa gizakientzako tratamendu-pauta batean. Metileno urdinak bere dosi-erantzuna eta segurtasun-profila ditu medikuntzako beste erabileretan, eta ikerketa honek ez du etxean erabiltzeko oinarririk ematen. Segurtasunari buruzko testuinguru orokorra metileno urdinaren segurtasuna eta albo-ondorioak artikuluan dago.

Laugarrenik, progeria ez da zahartze normala. Mutazio bakar batek eragindako gaixotasun arraroa da, eta nukleoaren euskarri-egitura modu jakin batean hondatzen du. Kultibatutako zeluletan kalte zehatz hori arintzen duen konposatu batek ezer gutxi esaten du mutaziorik gabeko pertsonen zahartzeari buruz. Zelulen fenotipoak nukleoaren eta mitokondrioen arteko komunikazioa behatzeko aukera ematen du; ez da bizi-luzerari buruzko emaitza bat.

Beraz, laburpen zuzena baldintzazkoa da. Progeria-fibroblastoetan, progerinak PGC-1alpha-ren adierazpena murrizten du, eta mitokondrioak zatituta, motel, oxidatzailez kargatuta eta energia urrirekin uzten ditu. Kontzentrazio baxuko metileno urdinak mitokondrioen neurketa-adierazleak leheneratu zituen zelula guztietan, eta, gainera, gaixotutako zeluletan progerina nukleoaren mintzetik askatu zuen; horrekin batera, nukleoaren forma, heterokromatina eta geneen adierazpena neurri batean berreskuratu ziren. Ekintza bikoitz horrek ikerketa ezagutzea merezi izatea dakar. Ez du metileno urdina progeriaren edo zahartzearen aurkako terapia bihurtzen.