Premalo energije vodi v pešanje srca, krivca kalcij in kardiolipin

Barthov sindrom je redka genska motnja, ki se pojavlja skoraj izključno pri dečkih. Prizadeti otroci trpijo zaradi srčne in mišične oslabelosti že od zgodnjega otroštva. Foto:Bigstock

Da bi srce pravilno delovalo, potrebuje energijo iz celičnih tovarn energije – mitohondrijev. Ko se raven kalcija okrog njih dvigne, mitohondriji povečajo svojo aktivnost in proizvedejo več energije.

Nova študija kaže, da pomanjkanje kardiolipina – gre za vrsto maščobe v notranji mitohondrijski membrani, preprečuje vstop kalcija v mitohondrije. Vodil jo je Vishal M. Gohil, profesor na oddelku za biokemijo in biofiziko na teksaškem A&M College of Agriculture and Life Sciences. Pri odkritju, konec junija letos objavljenem v Proceedings of the National Academy of Sciences, sta sodelovali tudi ekipi iz Texas Health Science centra v San Antoniu in Splošne bolnišnice Massachusetts v Bostonu. Gre za pomemben korak pri razumevanju pešanja srca in mišične oslabelosti pri Barthovem sindromu – redki genski motnji, ki se izrazi že v zgodnjem otroštvu.

Barthov sindrom nastopi v zgodnjem otroštvu, prizadeti skoraj izključno dečki

Barthov sindrom je redka genska motnja, ki se pojavlja skoraj izključno pri dečkih. Prizadeti otroci trpijo zaradi srčne in mišične oslabelosti že od zgodnjega otroštva. Težave imajo pri izvajanju rutinskih dejavnosti, kot sta hoja in tek. Njihova srčna mišica je pogosto šibka in povečana. Vzrok za motnjo je genska okvara, zaradi katere njihovo telo ne izdeluje dovolj kardiolipina – molekule, ki spada med lipide (maščobe). Slednji je v velikih količinah prisoten v srcu in drugih mišicah. Znotraj mišičnih celic se kardiolipin nahaja v mitohondrijih, ki jih poznamo kot celične “elektrarne” celice – ker proizvajajo energijo, ki jo celice potrebujejo za svoje delovanje. Kardiolipin skupaj z drugimi lipidi tvorijo membrano mitohondrijev. Če ga je premalo, to slabi sposobnost mitohondrijev za izdelavo ATP molekul – nosilk energije.

Celice sporočijo potrebe po energiji preko kalcija

Kadar celice potrebujejo več energije, uporabljajo kalcij kot signal, da mitohondrije “nagovorijo” k povečanju delovanja. Kalcijevi ioni vstopijo v mitohondrije skozi poseben kanal v mitohondrijski membrani. Ker so v njej tudi kardiolipin in drugimi lipidi, so se Gohil in ekipa vprašali, kakšen učinek imajo nanj. “Vedeli smo, da se kanal nahaja v mitohondrijski membrani, in odločili smo se raziskati, ali lahko lipidi vplivajo na to, kako deluje,” je pojasnil Gohil.

Pekovske kvasovke pomagale razložiti delovanje mitohondrijev

Gohil in ekipa so za razlago delovanja mitohondrijev pri Barthovem sindromu uporabili mikroorganizem, ki jih poznamo vsi: pekovske kvasovke. Razvili so postopek, s katerim so vplivali na delovanje njihovih mitohondrijev v različnih lipidih, vključno s kardiolipinom. Težavo z manjkom kalcijevega kanala – kvasovke ga namreč nimajo, so rešili s pomočjo genskega inženiringa: mitohondrije pivskih kvasovk so spremenili tako, da so vanje vključili kalcijev kanal. Nato so preučili, kaj se zgodi s prenašanjem kalcija, ko se lipidni sestavek membrane spremeni. “Ugotovili smo, da kalcijev kanal ni stabilen v mitohondrijski membrani z majhno vsebnostjo kardiolipina – kar je pojav, ki ga opazimo pri bolnikih s Barthovim sindromom,” je pojasnil Gohil.

Poskus ponovili na celicah bolnikov z Barthovim sindromom

Raziskovalci so poskus, ki so ga opravili na kvasovkah, ponovili na celicah, ki so jih iz mišic in srca odvzeli bolnikom z Barthovim sindromom. Potrdili so tisto, kar se je izkazalo na modelu kvasovk: ko so bili kalcijevi kanali nestabilni, so bili mitohondriji bolnikov s Barthovim sindromom veliko manj prepustni za kalcij kot tisti iz zdravih celic. V praksi to pomeni, da pošiljanje signala celic mitohondrijem, naj povečajo proizvodnje energije, ni bilo učinkovito. V zdravi celici bi bila je reakcija takojšnja. “Preprosto znanstveno vprašanje je privedlo do pomembnega odkritja za zdravje ljudi. Motnje v delovanju kalcijevega kanala posledično vplivajo na proizvodnjo energije v celicah. Mehanizem, ki smo ga opazili pri kvasovkah, velja tudi za človeške celice,” pravi Gohil. V naslednjih raziskavah bodo poskusili natančno ugotoviti, kako motnje v signalizacijski poti vplivajo na simptome Barthovega sindroma.

Izvirno znanstveno objavo v celoti najdete TUKAJ.

PUSTITE KOMENTAR

Prosimo vpišite svoj komentar!
Prosimo vpišite svoje ime tukaj