Náttúrufræðingurinn - 2013, Qupperneq 90

Náttúrufræðingurinn
90
próteinum.34 Í ávaxtaflugunni hefur
verið sýnt fram á að með því
að hindra beint niðurbrot próteina
má virkja sjálfsát og það getur
hægt á taugahrörnun.35 Rannsóknir
í músum þar sem sjálfsát er aukið
með lyfjum segja svipaða sögu.6,36
Aukning á sjálfsáti getur því hægt á
eða hindrað taugahrörnun. Í raun er
málið þó ekki alveg svo einfalt, því
þau ferli sem valda taugahrörnun
hafa að því er virðist beinlínis áhrif
á sjálfsát t.d. í Alzheimer sjúk-
dómnum. Hindrun á sjálfsáti í flugu
líkani af sjúkdómnum minnkar
eitrunaráhrifin, sem bendir til þess
að hluti af eitruninni sé vegna
sjálfsáts.37 Sjálfsát er því ekki
einungis varnarviðbrögð frum-
unnar við eitruðum fjölliðum heldur
grunnstarfsemi sem fer úrskeiðis
og það sjálft getur valdið tauga-
hrörnun. Í þeim sjúkdómum þar
sem upphaf sjálfsáts fer úrskeiðis
væri hægt að minnka hrörnun með
því að koma því í gang, í þeim sjúk-
dómum þar sem sjálfsátið nær ekki
að klárast væri slíkt ekki til neins
framdráttar. Hins vegar myndu
nákvæm inngrip í sjálfsátsferlið
vera heppileg fyrir sjúkdóma þar
sem þekkt er hver áhrifin eru á
sjálfsátsferlið. Tímasetning skiptir
hér líka mjög miklu máli, það sem
getur komið í veg fyrir uppsöfnun
eitraðra próteina þarf ekki endilega
að vera til hagsbóta þegar að
sjúkdómurinn hefur náð að þróast.
Líklega er það útskýringin á oft
mótsagnarkenndum niðurstöðum
rannsókna er tengjast virkjun á
sjálfsáti gegn hrörnun. Þannig
ætti að vera best að virkja varnar-
viðbrögð frumnanna áður en þær eru
orðnar of veikburða. Fyrirbyggjandi
aðgerðir verða að eiga sér stað fyrir
einhvern ákveðinn tíma. Brunninn
verður að byrgja áður en barnið er
dottið ofan í hann.
Fyrirbyggjandi aðgerðir
er tengjast sjálfsáti
frumna?
Hægt er að hafa áhrif á sjálfsát
frumna með lyfjum38, þekktast er
rapamycin39. Rapamycin hindrar
enn sé margt á huldu. Fruman
býr því yfir flóknum og nokkuð
skilvirkum ferlum til að sjá til
þess að prótein myndi rétta mynd-
gerð innan frumunnar eða þeim
er ella eytt. En hvað með mýlildis-
myndandi eitraðar fjölliður utan
frumunnar? Nýlega fannst í dreif-
kjörnungum prótein sem seytt er
og vinnur gegn myndun skaðlegra
prótein fjölliða utan frumunnar.28
Ekki er vitað um sambærilegt kerfi
í heilkjörnungum, en ef slíkt kerfi
finnst í þeim þá myndi það kerfi
skipta miklu máli í myndun eitraðra
fjölliða utan frumu t.d. Aβ, cystatin
C og annarra mýlildismyndandi
próteina.
Sjálfsát og upptaka á
eitruðum fjölliðum
Taugafrumur eru næmar fyrir upp-
söfnun á skaðlegum próteinfjöl-
liðum innan frumunnar og geta
aukið sjálfsát til að eyða þeim.
Án þess, t.d. í músum þar sem
slökkt hefur verið á mikilvægum
genum er tengjast sjálfsáti29,30 á sér
stað taugahrörnun. Einnig má sjá
að við upphaf taugahrörnunar í
mönnum er aukning á innfrumun
og leysikornum frumna.31,32 Þannig
er sjálfsát líklega einskonar varnar-
viðbragð. Ef skemmd prótein safnast
upp innan frumunnar, eykst sjálfsát.
Þessi kerfi eru því tengd, enda
takmark þeirra það sama. Þetta eru
varnarviðbrögð frumnanna og því
geta taugafrumur brugðist við þeim
hættum sem mögulega eitraðar
prótein fjölliður skapa með því að
auka eyðingu þeirra. Hins vegar er
um viðkvæmt jafnvægi að ræða og
of mikið sjálfsát getur einnig verið
hættulegt og leitt til frumudauða.33
Sjálfsát virðist taka þátt í ákveðinni
gerð af stýrðum frumudauða og of
mikið sjálfsát getur því leitt frumur
til dauða. Þannig getur hindrun á
þessum varnarviðbrögðum frumna
komið í veg fyrir dauða þeirra, þótt
um skammtímalausn sé að ræða.
Skortur á sjálfsáti getur ýtt undir
taugahrörnun. Stóra spurningin er
því hvort hið gagnstæða sé rétt, hvort
aukið sjálfsát auki eyðingu á eitrandi
Endurnýjun frumna og
frumuhluta
Ákveðnir vefir, t.d. húðin, eru í
sífelldri endurnýjun og nýjar
frumur koma í stað þeirra sem lokið
hafa hlutverki sínu. Aðrir vefir eða
frumugerðir, einkum taugafrumur
miðtaugakerfisins, endurnýjast ekki
nema í undantekningartilfellum.
Það þýðir að sama taugafruman
verður helst að lifa eins lengi og líf-
veran sem hún tilheyrir. Fyrir slíkar
frumur er mikilvægt að endurnýja
undireiningar sínar, taugafrumur
eru þannig sérstaklega viðkvæmar
fyrir frávikum í endurnýjun. Allt sem
vinnur gegn heilbrigði taugafrumna
er líklegt til að geta valdið tauga-
hrörnun. Frumur eru síbreytanlegar,
þótt tvívíðar skýringarmyndir í
kennslubókum gefi annað til kynna,
og eru í raun í sífelldri endurnýjun.
Þær taka t.d. upp eigin frumuhimnu
í sífellu og mynda nýja, eyða og
endurnýja frumulíffæri eins og
hvatbera, mishratt eftir því hvaða
frumugerð á í hlut. Eyðing efna
á sér jafnan stað í leysikornum
(e. lysosome), frumulíffæri er inni-
halda niðurbrotsensím og hafa
lágt sýrustig. Próteinum er einnig
eytt af niðurbrotsensímum innan
frumunnar (e. proteasome). Frumur
geta bæði tekið upp mjög smáa
hluti t.d. prótein með innfrumun (e.
endocytosis) og stóra með frumuáti
(e. phagocytosis), sem enda í leysi-
kornum. Önnur leið til að enda
í leysikornum er eftir sjálfsát (e.
autophagy). Með sjálfsáti, getur
fruman eytt t.d. eigin hvatberum.
Eitt af fyrstu skrefum sjálfsáts er
myndun sjálfsátsblaðra (e. auto-
phagosome) sem síðar sameinast
leysikornum. Niðurbrotsefnin eru
svo endurnýtanleg til frekari upp-
byggingar. Frumur stunda sjálfsát
í svelti, sem sýnir að fruman getur
sótt sér næringu og orku í eigin
innviði. Þeim ferlum sem stjórna og
taka þátt í sjálfsáti má kynnast með
því að lesa yfirlitsgreinar22–25, enda
hefur áhuginn á hlutverki sjálfsáts í
starfsemi líkamans aukist til muna
undanfarin ár. Þekking á hlutverki
sjálfsáts í viðhaldi taugafrumna
hefur einnig aukist hratt26,27, þótt