Průlom na buněčné úrovni: Vědci zjistili, že imunitní systém dokáže přeměnit zestárlou tkáň v oku zpět na mladé kmenové buňky. (pics five / Shutterstock)
Tělo možná ukrývá dosud neznámý způsob, jak opravovat poškozené tkáně.
Vědci dlouho předpokládali, že jakmile tkáň vyčerpá zásobu kmenových buněk, její poškození je trvalé. Nový výzkum z Izraele však naznačuje opak. Tělo možná dokáže vrátit čas vlastním stárnoucím buňkám, přeměnit je na nové kmenové buňky a jejich prostřednictvím se obnovovat zevnitř.
Vědci zjistili, že zralé, staré buňky rohovky se mohou vrátit do stavu aktivních kmenových buněk a regenerovat poškozenou tkáň. Jde o dosud neznámý způsob, jakým se lidské tělo samo hojí.
Klíčovým spouštěčem je podle jejich zjištění imunitní systém. Makrofágy, tedy buňky, které jsou za běžných okolností vysílány do míst poranění, aby bojovaly proti infekci, zároveň uvolňují signály přiměřené tomu, aby staré buňky začaly znovu fungovat jako buňky kmenové. Pokud se vědcům podaří naučit se tento přirozený proces využívat a řídit, mohl by časem snížit potřebu transplantací při léčbě onemocnění způsobujících slepotu, zdravotní postižení nebo chronické choroby.
Přeprogramování buněk umožňuje samoobnovu
V rámci studie, která byla nedávno zveřejněna v časopise Nature Communications, použili vědci speciální systém, jehož pomocí označili kmenové buňky v průhledných rohovkách myší různobarevnými značkami. Díky tomu mohli v průběhu času sledovat jejich chování. Následně kmenové buňky odstranili, aby ověřili, zda se tkáň dokáže obnovit i bez nich.
Sledování živé tkáně ukázalo, že kmenové buňky umístěné na okraji rohovky se za normálních okolností dělí přibližně dvakrát týdně. Vznikají z nich nové buňky, které se s postupným stárnutím pomalu přesouvají směrem ke středu povrchu oka.
Aby vědci zjistili, jak se zralé oční buňky mohou vrátit do stavu kmenových buněk, zcela odstranili přirozenou oblast limbálních kmenových buněk – vnější prstenec oka, v němž se u myší kmenové buňky běžně nacházejí.
Odstraněním této oblasti přinutili oko, aby se opravilo výhradně pomocí zbývajících zralých buněk rohovky, a prověřili tak jejich schopnost přizpůsobit se. Zjistili, že zralé buňky změnily své molekulární profily tak, že se začaly podobat zdravým kmenovým buňkám. To svědčí o skutečném buněčném přeprogramování.
Klíčovou úlohu v tomto procesu hraje imunitní systém, zejména imunitní buňky zvané makrofágy. Ty přicházejí do míst poranění, aby zabránily infekci, a uvolňují signály, které spouštějí omlazení starých buněk a jejich přeměnu v buňky kmenové.
„Překvapilo nás zjištění, že rohovka se dokáže obnovit i po zničení všech svých kmenových buněk,“ uvedl autor studie Ruby Shalom-Feuerstein v prohlášení.
Shalom-Feuerstein dodal, že proces obnovy zahrnuje přeprogramování zralých, starých buněk na kmenové buňky, které mohou fungovat mnoho let a předcházet onemocněním.
Dříve se předpokládalo, že taková regenerační schopnost je vlastní pouze jednoduchým organismům, které si dokážou nechat znovu dorůst končetiny. Nová zjištění však naznačují, že určitá míra této schopnosti přetrvává také u složitějších živočichů – u myší a potenciálně i u lidí.
Převážná část objevu vycházela z pokusů na živých myších modelech, které umožňovaly označovat a sledovat jednotlivé buňky. K ověření výsledků však vědci při laboratorních pokusech použili také primární lidské epitelové buňky rohovky.
Když na zralé lidské buňky rohovky pěstované v laboratorní misce aplikovali stejné cytokiny uvolňované makrofágy, získaly tyto buňky rovněž více vlastností typických pro kmenové buňky. To ukázalo, že biologická dráha odpovědná za návrat buněk do dřívějšího stavu je u obou druhů stejná.
Přestože v tkáni nezůstaly žádné kmenové buňky, dokázala se obnovit a vytvořit zcela novou populaci z buněk, které původně kmenovými buňkami nebyly. Signály makrofágů přeprogramovaly zralé, staré buňky na kmenové buňky schopné následně fungovat po celé roky, uvedl Shalom-Feuerstein.
Podle vědců bude zapotřebí dalšího výzkumu, který ukáže, zda lze na kmenové buňky přeprogramovat i jiné typy zralých buněk. Jde podle nich o první studii, která prokázala, že se zralé buňky mohou vrátit do svého dřívějšího vývojového stavu.
Možný přínos pro léčbu očních onemocnění
Rohovka se obnovuje díky malé zásobě kmenových buněk, které se nacházejí při jejím okraji v oblasti zvané limbus.
Pokud tyto buňky zaniknou v důsledku poleptání, závažné infekce nebo genetického onemocnění, rohovka již nedokáže obnovovat svůj povrch a zrak se začne zamlžovat.
Takové poškození se dnes léčí štěpem kmenových buněk nebo transplantací. Obě možnosti jsou závislé buď na dárcovské tkáni, nebo na tkáni odebrané z druhého oka pacienta. To s sebou nese problémy s dostupností tkáně a rizikem jejího odmítnutí, sdělil Epoch Times atestovaný oftalmolog a chirurg specializující se na operace šedého zákalu, rohovky a refrakční chirurgii Krishna Surapaneni z kliniky SuraVision v Houstonu. Na studii se nepodílel.
„Regenerační přístup, který by znovu aktivoval vlastní opravné buňky oka, by v zásadě mohl oba problémy vyřešit současně,“ uvedl Surapaneni. „V těle by nebylo nic cizího, co by mohlo odmítnout, a nebylo by ani nutné odebírat tkáň z jiného místa.“
Dlouhodobou nadějí je podle něj přimět zbývající oční buňky pacienta, aby převzaly úlohu kmenových buněk a samy obnovily povrch oka, namísto toho, aby byl nahrazován tkání odjinud.
„Představovalo by to významný posun, protože takový postup využívá vlastní biologické mechanismy oka a nespoléhá se na omezenou dostupnost dárcovského materiálu,“ řekl Surapaneni.
Důvod k optimismu
Surapaneni označil výsledky za „skutečně vzrušující“, upozornil však, že jde stále převážně o studii na myších a že u lidských buněk byly v laboratoři zaznamenány pouze první povzbudivé náznaky. Vědci nyní zkoumají, zda stejný přirozený regenerační proces probíhá také u lidí a jak by jej bylo možné v budoucnu využít.
„Mezi mechanismem, který funguje u myší, a bezpečnou a spolehlivou léčbou pacientů zeje velká propast,“ uvedl Surapaneni. „A měří se na roky, nikoli na měsíce.“
Studie přesto zpochybňuje předpoklad, že jakmile tkáň přijde o kmenové buňky, jde již o nevratný úpadek.
„Pokud lze zralé buňky přimět, aby se vrátily k opravné funkci, mění to náš pohled na hojení oka a možná i dalších částí těla,“ řekl Surapaneni.
Toxiny a metabolické stresové faktory mohou proces narušovat
Jiný výzkum buněčného přeprogramování naznačil, že některé toxiny, vlivy životního prostředí a metabolické stresové faktory mohou návrat starých, zralých buněk do stavu kmenových buněk výrazně ztížit, nebo mu dokonce zcela zabránit.
Oxidační stres: Tabákový kouř, pesticidy, těžké kovy a záření mohou vyvolávat oxidační stres, který poškozuje DNA, bílkoviny a buněčné membrány. Vzniká tak genomová nestabilita, která buňkám ztěžuje návrat do původního stavu.
Epigenetické změny: Návrat do stavu kmenové buňky vyžaduje, aby buňka vymazala epigenetickou „paměť“ své zralé identity. Dlouhodobé působení škodlivých chemických látek, vedlejších produktů metabolismu a chronického zánětu může epigenom buňky změnit způsobem, který ji v jejím současném stavu uzamkne.
Hromadění buněčného odpadu: Narušené metabolické zdraví v kombinaci s působením toxických látek může vést k hromadění tukových kapének a nesprávně poskládaných bílkovin. Pokud jsou systémy zajišťující odstraňování buněčného odpadu přetíženy, může se proces obnovy nezbytný k přeměně na kmenovou buňku zastavit.
Comments