Auðra Sadauskaitë

Làstelës – maþiausios mûsø kûno dalelës, kurias dar galime laikyti gyvomis. Kaip ir visi gyvi organizmai, jos pereina visas esmines gyvavimo stadijas – atsiranda (gimsta), vykdo savo funkcijas (dirba), sensta ir þûsta.

Visi þinome, kokia svarbi gamtoje pusiausvyra. Ji svarbi ir làsteliø gyvavimui. Ilgas ir nekontroliuojamas làstelës gyvavimas ir dalijimasis ne visada reiškia, kad organizmui viskas gerai. Vienas ið pavyzdþiø – naviko vystymasis, vëþys. Naviko làstelës turbût „puikiai jauèiasi“, taèiau, deja, organizmui tai nëra palanku. Nemaþai ligø atsiranda sutrikus làsteliø þûties procesams – làstelës þûsta arba per maþai (vëþys, reumatoidinis artritas, osteoporozë ir kt.), arba per daug intensyviai (Alzheimerio, Parkinsono ligos, daugybinë sklerozë, diabetas, miokardo infarktas, insultas ir kt.).

Atsitiktinë ir programuota làsteliø þûtis

Yra keletas bûdø, kaip þûsta làstelës. Jie skirstomi á programuotà làsteliø þûtá ir atsitiktinæ þûtá, vadinamà nekroze.

Programuota làsteliø þûtis svarbi ir aukðèiau minëtais patologijos atvejais, ir normaliam organizmo gyvavimui: gemalui vystytis, audiniø pastovumui (homeostazei) palaikyti, þalingiems ásibrovëliams naikinti, – ðá darbà atlieka imuninës làstelës. Tik programuotos làsteliø þûties dëka mes gimæ neturime plëviø tarp pirðtø, mûsø imuninës sistemos

làstelës nenaikina savø làsteliø ir t. t.

Programuota làsteliø þûtis bûna dvejopa: apoptozë, arba I tipo programuota làsteliø þûtis, ir autofagija, II tipo programuota làsteliø þûtis.

Apoptozë tapo ypaè madinga tyrinëjimø tema XX amþiaus devintajame dešimtmetyje, nors pirmà kartà ðis terminas paminëtas 1972 metais. Tai savotiškas làstelës charakiris, kai làstelë þûsta subyrëdama á pûsleles – apoptozinius kûnelius (1 pav.). Apoptozë (graikø k. – „lapø kritimas“) – tai þûties programa, kai làstelëje aktyvuojami fermentai – kaspazës, nulemianèios vyksmus làstelëse, dël kuriø làstelës subyra á membrana apgaubtas pûsleles. Kaspazës – tai savitos proteazës, baltymus skaidantys fermentai.

Apoptozë gali prasidëti dviem bûdais: per iðorinius mirties receptorius (pvz. Fas, TNF) arba làstelës viduje („vidiniu keliu“), kai dël ávairiø prieþasèiø tam tikri baltymai išeina iš mitochondrijø á citozolá, kur sveikoje làstelëje jø nebûna. Ten šie baltymai jungiasi su kitomis molekulëmis, susidaro daugiamolekulinis agregatas – apoptosoma. Ji ir lemia tai, kad aktyvuojami þûties fermentai kaspazës ir paleidþiama negráþtama apoptozës vyksmø grandinë. „Ájungus“ apoptozinæ mirties programà, làstelë gali subyrëti á pûsleles per valandà ar net greièiau.

Autofagija (graikø k. – „paèiam save suvalgyti“) – tai II tipo programuotas làsteliø þûties kelias. Autofaginës pûslelës ar autofagosomos susidaro, kai membranos (tai gali bûti endoplazminio tinklo ar Goldþio komplekso membranos) apgaubia dalá citoplazmos. Autofagosomai susiliejus su lizosoma, virškinimo organele, susidaro autolizosoma, kurioje atsidûrusios citoplazmos molekulës suskaidomos. Làstelëse daugëja pûsleliø, ið dalies sutankëja branduolio chromatinas. Priešingai apoptozei, autofaginë þûtis – lëtas procesas; làstelës þûsta prarasdamos svarbiausias organeles, tokias kaip mitochondrijos.

Autofagijos procesas geriausiai iðtirtas mielëse, nustatyta apie 17 autofagijoje dalyvaujanèiø genø. Autofagija daugeliui làsteliø yra išlikimo, o ne þûties bûdas, kuris suaktyvëja, kai trûksta maisto medþiagø. Skaidydama membranas ar baltymus autolizosomose làstelë gauna maisto medþiagø energijai palaikyti ir bûtinoms molekulëms sintezuoti. Kai kas mano, jog autofagijos bûdu làstelës þûsta tada, kai jose negali vykti apoptozë. Autofagija, kaip ir apoptozë, nesukelia aplinkiniø audiniø uþdegimo.

Kai làstelæ iðtinka atsitiktinë, neprogramuota þûtis – nekrozë, – padidëja làstelæ gaubianèios plazminës membranos pralaidumas ir á þûstanèià làstelæ plûsta vanduo. Làstelë iðbrinksta, plazminë ir organeliø membranos suplyðta, citoplazmos molekulës patenka á iðoræ, kyla uþdegimas. Manoma, jog tokià làsteliø þûtá sukelia ekstremalios temperatûros, deguonies trûkumas, mechaninis paþeidimas ir kt.

Chromatinas – chromosomas sudaranti medþiaga, DNR ir baltymai.

Citoplazma – làstelës turinys tarp plazminës membranos (làstelæ nuo aplinkos atskirianti membrana) ir branduolio membranos. Citoplazmà sudaro citozolis ir làstelës organelës.

Ekspresuoti – genuose esanèià informacijà versti RNR ir baltymais.

Mitochondrijos – làsteliø organelës, kuriø pagrindinë funkcija – aprûpinti làsteles energija. Ðios organelës turi dvi membranas: iðorinæ ir vidinæ.

Mitochondrijø uþpildas – vidinë mitochondrijø dalis. A B 1 pav. A – gyvos làstelës; B – apoptozës bûdu þûstanèios làstelës 13

2 pav. Streso sukeltas prieðlaikinis senëjimas (pieðë Laura Slavinskaitë)

Làsteliø senëjimas uþkerta kelià vëþiui

Làsteliø gyvavimui bûdinga ne tik þûtis, bet ir senëjimas (anglø k. senescence). Šá reiškiná 1961 m. pirmà kartà apraðë Hayflickas. Já galima stebëti ilgai auginant làsteliø kultûras (replikacinis senëjimas) arba làsteles veikiant tam tikru bûdu (streso sukeltas priešlaikinis senëjimas (SSPS)) (2 pav.). Replikacinis senëjimas vyksta trumpëjant chromosomø galams – telomerams. Telomerai trumpëja kiekvieno làstelës dalijimosi metu dël DNR replikacijos ypatumø. Tam tikri baltymai sutrumpëjusius telomerus „supranta“ kaip DNR paþaidas ir sukelia vyksmus, dël kuriø làsteliø dalijimasis lëtëja, kol visai sustoja (kai kuriø làsteliø kultûrose tai ávyksta maþdaug po 50 pasidalijimø). Senëjant pakinta ir làsteliø sandara: jos padidëja, suplokðtëja, jose padaugëja lizosomø. Tokios làstelës gali gyvuoti dar ilgai. Replikacinio senëjimo nepatiria embrioninës kamieninës làstelës ir daugelis navikiniø làsteliø. Jos ekspresuoja specialø fermentà – telomerazæ, – kurio dëka telomerai netrumpëja. Yra nustatyta, jog pelytëms, kuriø làstelëse negali vykti senëjimo programa, gana ankstyvame amþiuje iðsivysto vëþys.

Fotodinaminio poveikio sukelta làsteliø þûtis

Vilniaus universiteto Gamtos mokslø fakulteto Biochemijos ir biofizikos katedroje, Làstelës biochemijos laboratorijoje, tiriama fotodinaminio poveikio sukelta làsteliø þûtis làsteliø kultûrose. Ðia tematika susidomëta neatsitiktinai. Tiriant prieðvëþinës fotodinaminës terapijos poveiká vëþiniø làsteliø kultûrai susidurta su ávairiais làsteliø þûties pavidalais.

Fotodinaminio poveikio metu apšvitinus fotovaistà tam tikro bangos ilgio šviesa, susidaro aktyvios deguonies formos, paþeidþianèios làstelës baltymus, lipidus, nukleorûgðtis ir sukelianèios làsteliø þûtá. Fotovaistas sukelia paþaidas ten, kur jis susitelkia. Taigi skirtingose làstelës vietose susitelkiantys fotovaistai paþeis skirtingas làstelës struktûras. Buvo tirta fotovaistø, kurie telkiasi làstelës membranose, lizosomose ar mitochondrijose, sukeltos làsteliø þûties keliai. Ypatingà dëmesys skirtas mitochondrijoms, mat jose susitelkiantys fotovaistai yra vieni iš veiksmingiausiø, be to, šios organelës ypatingai svarbios apoptozei.

Ádomiø rezultatø gavome panaudojæ fotovaistà, kuris dël savo savybiø ypaè atrankiai telkiasi mitochondrijø uþpilde. Làsteliø gyvybingumui sumaþëjus perpus, nematëme þûstanèiø làsteliø. Paveiktos làstelës lyg „sustojo“, nebesidaugino. Spëjome, jog dël ðio poveikio làstelëse galëjo prasidëti streso sukeltas priešlaikinis senëjimas (SSPS), taèiau to árodyti nepavyko. Stebëjome padidëjusià làstelës ciklo fermentø slopiklio p21 raiškà, todël manome, jog làsteliø dalijimasis sustojo dël làsteliø ciklo arešto.

Ádomu tai, jog padidinus švitinimo dozæ, làstelës pradëjo intensyviai þûti apoptozës keliu. Matyt, maþesnë švitinimo dozë nepaþeidþia làsteliø membranø ir dël to nekyla apoptozë. Tuo tarpu didesnë švitinimo dozë suardo išorinæ mitochondrijø membranà, á citozolá patenka molekulës, kurios gali sudaryti apoptosomà ir „vidiniu keliu“ sukelti apoptozinæ làsteliø þûtá.

Làsteliø þûties disbalansas yra daugelio paplitusiø ligø prieþastis. Todël ir làsteliø þûties vyksmai yra intensyviai tiriama làstelës biologijos šaka. Mokslininkai tikisi, kad paþinæ ðá procesà gebës já valdyti.

Làsteliø mitochondrijose lokalizuotas fotovaizdas

Biochemijos ir biofizikos katedra

Biochemijos ir biofizikos katedra – didþiausia Gamtos mokslø fakulteto ir viso Vilniaus universiteto katedra, kurioje dirba 48 pedagogai, mokslininkai ir specialistai. Katedra kuruoja biochemijos bakalauro ir magistrantûros studijas (kartu su Chemijos fakultetu), biochemijos doktorantûros studijas (kartu su Biochemijos ir Biotechnologijos institutais), biofizikos bakalauro, magistrantûros ir doktorantûros studijas (pastarøjø dviejø pakopø –kartu su Fizikos fakultetu) bei neurobiologijos magistrantûros studijas. Bendradarbiaudami su Lietu

vos ir uþsienio partneriais, biochemikai atlieka mokslinius tyrimus molekulinës biologijos, làsteliø biochemijos, membranø biochemijos ir aplinkos biochemijos srityse, o biofizikai tiria bioinformacines ir elgsenos sistemas. Biochemijos ir biofizikos katedra kartu su Fizikos fakulteto Kvantinës elektronikos katedra ir Lazeriniø tyrimø centru sudaro pavyzdiná mokslo centrà, kuris yra gavæs UNESCO ir Europos Komisijos paramà.