Cellen Zijn Chatty: Dit Is Wat Ze Kunnen Zeggen

{h1}

Wetenschappers volgen de dialoog tussen cellen om te leren hoe deze communicatie de gezondheid en ziekte beïnvloedt.

Levende dingen zijn spraakmakende wezens. Zelfs als ze geen echte geluiden maken, communiceren organismen voortdurend met behulp van chemische signalen die via hun systemen verlopen.

In meercellige organismen zoals mensen, kunnen hersencellen bellen: "Ik zit in de problemen!" signalering van anderen om een ​​beschermende reactie op te bouwen. Eencellige organismen zoals bacteriën kunnen uitzenden: "We moeten bij elkaar blijven om te overleven!" zodat ze bepaalde activiteiten kunnen coördineren die ze niet solo kunnen uitvoeren.

Naast het verzenden van signalen, moeten cellen informatie ontvangen. Om hen hierbij te helpen, gebruiken ze moleculaire "oren" die receptoren op hun oppervlak worden genoemd. Wanneer een chemische boodschapper hecht aan een receptor, vertelt het de cel wat er aan de hand is en veroorzaakt het een reactie.

Wetenschappers die worden gefinancierd door de National Institutes of Health volgen de dialoog en leren hoe celsignalen de gezondheid en ziekte beïnvloeden. Onderzoekers beginnen ook deel te nemen aan de cellulaire gesprekken, waarbij ze hun eigen opmerkingen invoegen met als doel therapieën te ontwikkelen die een ziek systeem rechtzetten.

Het signaleren van een lang, mager leven

Vetcellen zoals deze luisteren naar binnenkomende signalen zoals FGF21, wat hen vertelt om meer vet te verbranden.

Vetcellen zoals deze luisteren naar binnenkomende signalen zoals FGF21, wat hen vertelt om meer vet te verbranden.

Krediet: David Gregory en Debbie Marshall. Alle rechten voorbehouden door Wellcome Images.

In cellulaire gesprekken nemen de 'woorden' vaak de vorm aan van kleine moleculen, of chemicaliën, die door één cel worden afgegeven en door receptoren op een andere worden ontvangen. Bij meercellige dieren zijn hormonen een veel voorkomende vorm van een chemische boodschap.

Onze levercellen geven bijvoorbeeld het hormoon FGF21 af om vetcellen te vertellen wanneer het tijd is om wat vet te verbranden voor energie. Dit signaal maakt FGF21 van belang voor wetenschappers die obesitas en diabetes type 2 willen behandelen.

Om de rol van het hormoon te onderzoeken, hebben David Mangelsdorf en Steven Kliewer van het Southwestern Medical Center van de Universiteit van Texas muizen gemanipuleerd om extra FGF21 te produceren. Het dramatische resultaat: kleinere muizen, hoewel ze normale verhoudingen van vet en magere massa hadden. Het blijkt dat het FGF21-signaal andere signalen onderbreekt die betrokken zijn bij de groei. Een andere belangrijke verandering was dat de muizen tot 4 jaar leefden, vergeleken met de typische 2.

Maar er waren ook negatieve effecten. De muizen met extra FGF21 hadden een lage botdichtheid, alsof ze osteoporose kregen. En de vrouwelijke muizen konden geen pups hebben. Mangelsdorf en Kliewer proberen te achterhalen welke andere bijwerkingen het FGF21-signaal in verschillende delen van het lichaam zou kunnen hebben.

"Hier is een stof die een potentieel middel tegen obesitas is en die je ook lang kan laten leven... als de bijwerkingen kunnen worden overwonnen", zegt Mangelsdorf. Nu werken hij en Kliewer om beter te begrijpen hoe FGF21 deze positieve en negatieve veranderingen in het lichaam creëert.

Tamping Down Tumors

In de heen- en weergaande cellulaire communicatie zijn endotheelcellen belangrijke spelers. Deze cellen, die de bloedvatwanden bekleden, zijn bedekt met receptoren en verwerken informatie zoals de snelheid van de bloedstroom. Ze sturen ook moleculaire signalen die de bloedstolling, immuunreacties en andere processen regelen.

Daarnaast communiceren endotheelcellen met kankercellen om hun groei te beteugelen, zegt Elazer Edelman van het Massachusetts Institute of Technology en de Harvard Medical School. Maar een tumor stuurt signalen van zichzelf en overtuigt de endotheelcellen om signalen te verzenden die de groei van kanker bevorderen.

Edelman ontwikkelde een behandeling die zou kunnen helpen: een pakket gezonde endotheelcellen, geïmplanteerd in de buurt van een tumor, dat fungeert als back-up voor het natuurlijke kankerbestrijdende endotheel van het lichaam. De geïmplanteerde cellen produceren complexe berichten - Edelman heeft nog niet alle elementen gedefinieerd - om de kanker onder controle te houden.

In tests die hij met behulp van muizen heeft uitgevoerd, onderdrukken de implantaten kanker, maar Edelman moet nog steeds uitzoeken welke soorten kanker het beste reageren. Zijn medewerkers hebben ook de implantaten bij gezonde mensen getest om zeker te weten dat ze veilig zijn voordat ze bij kankerpatiënten worden geprobeerd.

Cholera-bacteriën zijn onder degenen die quorum sensing gebruiken, waardoor ze vatbaar zijn voor die van Vern Schramm

Cholera-bacteriën zijn onder degenen die quorum sensing gebruiken, waardoor ze gevoelig zijn voor de "eeuwige antibiotica" van Vern Schramm.

Krediet: Tina Carvalho, University of Hawaii in Manoa.

Silencing Bacteria

Bacteriën communiceren met elkaar met behulp van een proces dat quorum-detectie wordt genoemd. Door te sturen en te luisteren naar 'Ik ben hier'-signalen, kunnen ze uitzoeken of ze alleen zijn of in een gemeenschap. Zodra een aantal cellen bij elkaar zijn - een "quorum" vormen - gedragen ze zich anders dan wanneer ze alleen waren. Ze kunnen gastheercellen binnendringen of toxines of biofilms beginnen te maken.

Als wetenschappers quorumsignalering zouden kunnen dempen, zouden ze mogelijk bacteriële schade aan cellen kunnen blokkeren, redeneert Vern Schramm aan het Albert Einstein College of Medicine van Yeshiva University. Zijn laboratorium werkt aan chemicaliën die de activiteit van enzymen uitschakelen, eiwitten die biologische reacties versnellen.

Bacteriën hebben het MTAN-enzym nodig voor quorumsensing. Schramm ontwierp een inhibitor die MTAN blokkeert, zoals een sleutel die in een slot zit. "Dit snijdt de telegraafdraden tussen de bacteriën zodat ze niet kunnen communiceren," zegt hij.

De remmer van Schramm heeft een voordeel ten opzichte van antibiotica die momenteel worden voorgeschreven. Die medicijnen doden bacteriën, maar de bacteriën zijn in staat om manieren te ontwikkelen om de aanval te ontwijken.Dit leidt tot antibioticaresistentie, wat een serieus probleem is omdat artsen bijna geen medicijnen meer hebben die tegen bepaalde bacteriën werken. Maar Schramm groeide al 26 generaties lang cholerabacteriën met MTAN-remmers en ze hebben nooit een manier ontwikkeld om aan de behandeling te ontsnappen. Schramm is momenteel op zoek om de remmers te ontwikkelen tot wat hij 'eeuwige antibiotica' noemt.

Schramm had nooit gedacht dat dit zijn doel zou zijn - hij begon alleen maar met het begrijpen van enzymen. Hij wijst erop dat dit een goed voorbeeld is van hoe fundamenteel onderzoek naar fundamentele processen zoals cellulaire communicatie de weg kan banen naar nieuwe geneesmiddelen.

Dit Inside Life Science-artikel is aan WordsSideKick.com verstrekt in samenwerking met de Nationaal instituut voor algemene medische wetenschappen, deel van de National Institutes of Health.

Kom meer te weten:

Bugs tegen bugs bevindingen Tijdschrift

Ook in deze serie:

Oh, wat een verwarde biofilm webbacteriën weven

Leren van Bacterial Chatter


Video Supplement: The power of introverts | Susan Cain.




WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com