Μιτοχόνδρια: Οι κυτταρικές «μπαταρίες» μας μπορούν να πάθουν «διαρροή» και να οδηγήσουν σε νόσους

Ερευνητές στις ΗΠΑ ανακάλυψαν πώς η «διαρροή» των ανθρώπινων μιτοχονδρίων – των εργοστασίων παραγωγής ενέργειας των κυττάρων – μπορεί να οδηγήσει σε φλεγμονή υπαίτια για αυτοάνοσα νοσήματα όπως ο ερυθηματώδης λύκος και η ρευματοειδής αρθρίτιδα.

Το νέο εύρημα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Cell Biology μπορεί να οδηγήσει σε ανάπτυξη καλύτερων θεραπειών για αυτά τα νοσήματα, σε βελτίωση της ικανότητας του ανθρώπινου οργανισμού να πολεμά τους ιούς αλλά και σε επιβράδυνση της γήρανσης.

Καταστρεπτική ανοσολογική απόκριση

Η καινούργια ανακάλυψη αποκαλύπτει πώς γενετικό υλικό μπορεί να «δραπετεύσει» από τις κυτταρικές «μπαταρίες» μας οι οποίες είναι γνωστές ως μιτοχόνδρια και να ωθήσει τον οργανισμό σε καταστρεπτική ανοσολογική απόκριση. Αναπτύσσοντας στο μέλλον θεραπείες που θα στοχεύουν αυτή τη διαδικασία, οι ειδικοί πιθανώς θα μπορούν μια μέρα να βάζουν «φρένο» στην επιβλαβή φλεγμονή προλαμβάνοντας έτσι το βαρύ κόστος που αυτή συνεπάγεται για τον ανθρώπινο οργανισμό.

«Χρησιμοποιώντας τα προηγμένα απεικονιστικά εργαλεία μας ανακαλύψαμε έναν εντελώς νέο μηχανισμό έκλυσης του μιτοχονδριακού DNA»

«Οταν τα μιτοχόνδρια δεν αντιγράφουν σωστά το γενετικό υλικό τους, προσπαθούν να το… ξεφορτωθούν διαρρέοντάς το μέσα στο κύτταρο. Ωστόσο αν αυτό συμβαίνει πολύ συχνά και το κύτταρο δεν μπορεί να απομακρύνει όλο αυτό το υλικό, προκαλείται φλεγμονή – με τη σειρά τους τα υψηλά επίπεδα φλεγμονής μπορούν να οδηγήσουν σε νόσους, συμπεριλαμβανομένων αυτοάνοσων και χρόνιων νοσημάτων» ανέφερε η ερευνήτρια δρ Λόρα Νιούμαν από το Τμήμα Κυτταρικής Βιολογίας της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια και προσέθεσε: «Τώρα που αρχίζουμε να κατανοούμε πώς ξεκινά αυτή η φλεγμονή, πιθανώς θα καταφέρουμε να προλαμβάνουμε αυτή τη διαδικασία με απώτερο στόχο τη μείωση της φλεγμονής και τη θεραπεία νόσων».

Το μυστήριο της διαρροής του μιτοχονδριακού DNA

Τα μιτοχόνδρια διαθέτουν το δικό τους γενετικό υλικό το οποίο είναι ξεχωριστό από εκείνο που λειτουργεί ως… φύλλο οδηγιών για τα κύτταρά μας. Οι επιστήμονες γνώριζαν ότι αυτό το μιτοχονδριακό DNA μπορεί να διαρρεύσει μέσα στα κύτταρα και να προκαλέσει φλεγμονή. Ωστόσο το τι ακριβώς προκαλεί αυτή τη διαρροή αποτελούσε μυστήριο μέχρι σήμερα.

«Ξέραμε ότι το μιτοχονδριακό DNA διέρρεε από τα μιτοχόνδρια αλλά το πώς συνέβαινε αυτό παρέμενε ασαφές» σημείωσε ο δρ Τζέραλντ Σαντέλ, διευθυντής του Κέντρου Αριστείας στη Βασική Βιολογία της Γήρανσης San Diego – Nathan Shock του Ινστιτούτου Salk. Ο ερευνητής συμπλήρωσε ότι «χρησιμοποιώντας απεικόνιση και προσεγγίσεις κυτταρικής βιολογίας, καταφέραμε να ακολουθήσουμε βήμα-βήμα το μονοπάτι μεταφοράς του μιτοχονδριακού DNA εκτός των μιτοχονδρίων. Ετσι μπορούμε πλέον να προσπαθήσουμε να στοχεύσουμε με θεραπευτικές παρεμβάσεις αυτό το μονοπάτι ώστε να αποτρέψουμε τη φλεγμονή που είναι το αποτέλεσμα της ‘διαρροής’ του μιτοχονδριακού DNA».

Δυσλειτουργία στον πολλαπλασιασμό του DNA των μιτοχονδρίων

Ο δρ Σαντέλ και η δρ Νιούμαν (η οποία κατά τη διεξαγωγή της μελέτης εργαζόταν ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο εργαστήριο του δρος Σαντέλ) καθώς και οι συνεργάτες τους χρησιμοποίησαν εξελιγμένες απεικονιστικές τεχνικές για να προσδιορίσουν το τι συμβαίνει στα «διαρρέοντα» μιτοχόνδρια. Ανακάλυψαν ότι η διαρροή πυροδοτείται από δυσλειτουργία στον πολλαπλασιασμό του μιτοχονδριακού DNA με αποτέλεσμα τη συσσώρευση πρωτεϊνικών μαζών που ονομάζονται νουκλεοειδή (nucleoids).

Ο…. ξεχειλισμένος κυτταρικός σκουπινδοντενεκές

Για να προσπαθήσουν να λύσουν αυτό το πρόβλημα, τα κύτταρα που περιέχουν τα ελαττωματικά μιτοχόνδρια αρχίζουν να εξάγουν τα επιπλέον νουκλεοειδή στον κυτταρικό «κάλαθο των αχρήστων» που διαθέτουν. Ωστόσο αυτοί οι «σκουπιδοντενεκέδες» που ονομάζονται ενδοσώματα μπορεί να… ξεχειλίσουν από τον μεγάλο όγκο των σκουπιδιών, είδαν οι επιστήμονες. Και όταν… ξεχειλίσουν αρχίζουν να εκλύουν το μιτοχονδριακό DNA μέσα στο κύτταρο. Το κύτταρο αντιδρά σε αυτή την «επίθεση σκουπιδιών» σηματοδοτώντας τα νουκλεοειδή ως ξένο DNA (κοινώς σαν έναν εισβολέα όπως είναι για παράδειγμα ένας ιός) και εξαπολύει ανοσολογική απόκριση η οποία και οδηγεί σε επιβλαβή φλεγμονή.

Στόχος η μείωση της φλεγμονής στις νόσους και στη γήρανση

«Χρησιμοποιώντας τα προηγμένα απεικονιστικά εργαλεία μας ανακαλύψαμε έναν εντελώς νέο μηχανισμό έκλυσης του μιτοχονδριακού DNA» σημείωσε ο Ούρι Μάνορ, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο, εκ των συγγραφέων της μελέτης και προσέθεσε: «Υπάρχουν τόσο πολλά ερωτήματα που γεννώνται τώρα όπως το πώς άλλες αλληλεπιδράσεις μεταξύ οργανιδίων ελέγχουν τα μονοπάτια της έμφυτης ανοσίας, πώς διαφορετικοί κυτταρικοί τύποι εκλύουν μιτοχονδριακό DNA καθώς και πώς μπορούμε να στοχεύσουμε το νέο μονοπάτι που ανακαλύψαμε για να μειώσουμε τη φλεγμονή τόσο σε ό,τι αφορά τις νόσους όσο και τη γήρανση».

Η εισβολή ιών, το μιτοχονδριακό μονοπάτι και οι χρόνιες νόσοι

Η δρ Νιούμαν θα αναζητήσει αυτές τις απαντήσεις το επόμενο διάστημα για να φωτίσει διαφορετικές νόσους. Οπως για παράδειγμα ανέφερε «πολλοί ιοί επιτίθενται στα μιτοχόνδρια κατά τη διάρκεια της λοίμωξης, έτσι θα εξετάσουμε εάν τα μιτοχόνδρια χρησιμοποιούν αυτό το μονοπάτι επί τούτου ώστε να σημάνουν συναγερμό σχετικά με την εισβολή ιών καθώς και εάν η υπερενεργοποίηση του συγκεκριμένου μονοπατιού μπορεί να οδηγήσει αργότερα σε χρόνιες νόσους».