Być może jesteśmy na tropie jednego z najstarszych mechanizmów ochronnych w świecie żywym. Odkryto go w mięśniu sercowym i w mózgu; sprawia on, że komórki stają się odporne na brak tlenu. "Jeśli nauczymy się wykorzystywać ten mechanizm, oblicze medycyny może ulec zmianie" - nie kryje nadziei prof. Adam Szewczyk, kierownik Pracowni Wewnątrzkomórkowych Kanałów Jonowych Instytutu Biologii Doświadczalnej PAN im. M. Nenckiego w Warszawie.


Aby w pełni zrozumieć nadzieje prof. Szewczyka, trzeba sobie przypomnieć budowę komórki eukariotycznej (organizmu wyższego). W największym uproszczeniu jest to pęcherzyk błony lipidowo-białkowej, zamykający w swym wnętrzu jądro komórkowe z DNA oraz organelle, odpowiedzialne za wewnątrzkomórkowy metabolizm - trawienie, syntezę nowych związków chemicznych, energetykę. Wśród licznych organelli wyróżniają się mitochondria,czyli "komórkowe elektrownie" produkujące wysokoenergetyczne związki fosforu.

"I właśnie mitochondria leżą w centrum naszych zainteresowań. Okazuje się bowiem, że mogą być zaangażowane w patogenezę wielu chorób, mogą też przed nimi chronić" - wyjaśnia prof. Szewczyk.

Profesor jest koordynatorem polsko-niemieckich badań pt. "Mitochondrialny kanał potasowy regulowany przez ATP w hipokampie - obiekt protekcyjnej strategii w epilepsji".

Można powiedzieć, że "związek mitochondriów, padaczki i profesora Szewczyka" dojrzewał przez wiele lat. W 1989 roku mgr Szewczyk, absolwent Wydziału Chemii Uniwersytetu Warszawskiego, obronił doktorat poświęcony jednemu z białek mitochondrialnych. Wkrótce potem trafił na staż do Francji, gdzie zajmował się kanałami potasowymi w błonie komórkowej trzustkowych komórek beta. Ich aktywacja (w praktyce - wypuszczenie potasu z komórki) jest jednym z mechanizmów stymulujących trzustkę do wydzielenia insuliny. Doktor Szewczyk nabrał doświadczeń w pracy z kanałami jonowymi.

"Pod koniec lat 90. odkryto, że kanał, podobny do badanego przeze mnie, znajduje się w wewnętrznej błonie mitochondrialnej komórek mięśnia sercowego. Wzbudziło to sporo kontrowersji" - wspomina Szewczyk.

Aż do tamtego momentu za pewnik przyjmowano, iż błona mitochondrium jest słabo przepuszczalna dla jonów. Ich transport miał bowiem uniemożliwiać pracę "komórkowym elektrowniom". Badanie kanałów potasowych zaowocowało habilitacją dr Szewczyka.

Jakby zdziwienie obecnością kanałów było zbyt małe, kolejne lata przynosiły jeszcze bardziej zaskakujące odkrycia. Okazało się, że aktywacja kanałów, a więc wpuszczenie jonów potasu do wnętrza mitochondriów, daje efekt protekcyjny. Komórki stają się bardziej odporne na niedotlenienie, a więc na przykład na skutki choroby wieńcowej, a nawet zawału. Odkryciem tym zainteresował się przemysł farmaceutyczny i liczne laboratoria na świecie.

"Doktorat pozwolił mi poznać mitochondria, a praca we Francji - kanały potasowe. Pod koniec lat 90. zaprzyjaźniłem się z prof. Wolframem Kunzem z Oddziału Epileptologii Uniwersytetu w Bonn, który zajmował się padaczką. Stąd moje związki z neurologią" - opowiada naukowiec.

Z takiej mieszanki nie mogło wyjść nic innego. Na przełomie lat 2000 i 2001 prof. Adam Szewczyk i prof. Wolfram Kunz nawiązali ścisłą współpracę. Postanowili szukać kanałów potasowych w błonach mitochondrialnych komórek nerwowych.

"Znaleźliśmy takie kanały w mózgu. Zaraz potem udowodniono, że także ich aktywacja chroni komórki przed skutkami niedotlenienia. Daje to pewne szanse na opracowanie strategii neuroprotekcji zarówno w warunkach ostrego stresu jakim jest udar mózgu, jak i stresu przewlekłego. My skupiliśmy się na roli mitochondrialnych kanałów w patomechanizmie padaczki" - wyjaśnia profesor.

Polsko-niemiecki zespół miał twardy orzech do zgryzienia, ponieważ wiadomo było tylko tyle, że otwarcie kanału działa ochronnie na komórkę. Mechanizm tego działania nie został jeszcze poznany. Jedna z teorii mówi, że napływ jonów potasu do wnętrza mitochondrium (po otwarciu kanału) zapobiegać może napływowi jonów wapnia do wnętrza "komórkowych elektrowni". Jony te zaś od dawana uchodzą są za jeden z czynników indukujących śmierć komórek.

Zdaniem prof. Szewczyka, bardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem może być wpływ stężenia wewnątrzmitochondrialnego potasu na poziom syntezy reaktywnych form tlenu uwalnianych do komórki (tzw. wolnych rodników).

Mimo że związkom tym tradycyjnie przypisuje się negatywną rolę, ostatnie lata przyniosły wiele dowodów ich pozytywnego wpływu na organizmy. Ale jak to się dzieje? Ciągle nie wiadomo, jaki jest szlak przekazywania "dobrej nowiny" od kanału potasowego aż do cytoprotekcyjnych efektów.

"Badamy strukturę kanału, charakteryzujemy jego właściwości, badamy białka, z którymi może oddziaływać. Po cichu marzymy też o tym, by się okazało, że protekcyjny mechanizm aktywacji kanału potasowego jest mechanizmem uniwersalnym, występującym nie tylko w sercu i mózgu, ale także innych narządach. Z jednej strony pozwoliłoby to opracować strategie terapeutyczne, z drugiej zaś niezmiernie wzbogaciłoby naszą wiedzę o początkach życia" - zauważa prof. Szewczyk.

Jak przypomina, mitochondria to bakterie, które przed ok. dwoma miliardami lat wniknęły do tworzących się właśnie komórek eukariotycznych. "Dotychczas uważało się, że komórka gospodarza toleruje je w swym wnętrzu ze względu na zdolność do produkcji substancji wysokoenergetycznych. Być może przynoszą i inne korzyści, o których właśnie się dowiadujemy" - dodaje naukowiec.



Żródło: hotnews.pl