Znajdź zawartość

Do związanych z nowotworami uszkodzeń DNA dochodzi już wkrótce po wypaleniu papierosa – dowodzą naukowcy z University of Minnesota. Efekt jest widoczny tak szybko, że stanowi odpowiednik wstrzyknięcia substancji bezpośrednio do krwiobiegu. W studium wzięło udział 12 ochotników. Akademicy skupili się zwłaszcza na tym, co dzieje się we krwi z jednym z wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) - fenantrenie. Dodawano go do wypalanych przez badanych papierosów. By WWA zadziałały kancerogennie na płuca, muszą zostać poddane metabolicznej aktywacji. W 3-stopniowej sekwencji tworzą się addukty - w tym wypadku połączenia dwóch substancji chemicznych, czyli DNA i epoksydów dioli (ang. diol epoxide) – które mogą powodować mutacje i rozpoczynać proces nowotworzenia. Co ciekawe, naukowcy po raz pierwszy zbadali ten szlak u ludzi narażonych na kontakt z WWA w wyniku palenia papierosów. W eksperymentalnych papierosach wykorzystano stabilną izotopowo pochodną fenantrenu, najprostszego WWA z regionem zatokowym, z wchodzącym w jej skład deuterem (ang. [D10]phenanthrene fenantren). Specjaliści podkreślają, że metabolity WWA wiążą się kowalencyjnie z DNA lub RNA komórki. Szczególne możliwości w tym zakresie mają powstające w I fazie metabolizmu epoksydy dioli, a zwłaszcza te z nich, u których wiązanie epoksydowe znajduje się we wspomnianym wcześniej rejonie zatokowym cząsteczki. Dzieje się tak, ponieważ cechuje go podwyższona reaktywność zarówno biologiczna, jak i chemiczna. Po wypaleniu papierosów przez 12 ochotników w osoczu poszukiwano tetraolu [D10]PheT - głównego końcowego związku metabolicznej ścieżki fenantrenu. Okazało się, że trzystopniowa ścieżka prowadząca do powstawania epoksydioli była aktywowana dosłownie w mgnieniu oka. Poziom [D10]PheT w osoczu wszystkich badanych był maksymalny w najwcześniejszych uwzględnianych punktach czasowych (15-30 min po paleniu), a potem spadał.

Komórki nowotworowe, w których zaburzona została liczba chromosomów, wykazują wiele wspólnych cech fizjologicznych - twierdzą badacze z MIT. Ich zdaniem odkrycie może ułatwić poszukiwanie skutecznych związków, które mogłyby niszczyć guzy dzięki wykorzystaniu tych właściwości. Zaburzenie liczby chromosomów, zwane fachowo aneuploidią, niemal zawsze powoduje poważne komplikacje. Jeżeli rozwinie się u zarodka, niemal zawsze prowadzi do jego śmierci. Jeżeli jednak podobne zjawisko zajdzie w komórkach nowotworowych, może dać im ogromną przewagę w walce z siłami organizmu. Niektórzy badacze przypuszczają, że nieprawidłowa liczebność chromosomów może powodować transformację nowotworową komórek. Na szczęście jednak w wielu przypadkach wykazują one liczne cechy wspólne, dzięki czemu mozliwe jest poszukiwanie pojedynczych terapii atakujących wiele różnych typów patologicznych komórek. Teraz możemy poszukiwać związków, które wybiórczo niszczą komórki aneuploidalne, albo szukać genów, które powodują ich śmierć po inaktywacji - tłumaczy istotę odkrycia prof. Angelika Amon, biolog pracujący dla MIT. Wyniki badań jej zespołu opublikowało czasopismo Science. Praca prof. Amon, wykonana z wykorzystaniem komórek pobranych od myszy, dostarcza wielu istotnych informacji na temat zaburzeń liczby chromosomów. Okazuje się, że choć komórki wchodzące w skład większości nowotworów wykazują tę cechę, powoduje ona także wiele zjawisk niekorzystnych dla nich samych. Co więcej, wygląda na to, że cała komórka reaguje na patologiczne zmiany i uruchamia mechanizmy dążące do neutralizacji nieprawidłowych procesów. Komórki aneuploidalne, które nie przeszły transformacji nowotworowej, często dzielą się bardzo powoli i osiągają zbyt duże rozmiary, a liczne zmiany w ich metabolizmie wskazują, że są one poddane ciągłemu stresowi. Powoduje to zwiększone zużycie energii oraz upośledzenie procesu produkcji, obiegu i neutralizacji białek w komórce. Spekuluje się, że właśnie to zjawisko może być przyczyną przedwczesnego starzenia m.in. u osób cierpiących na zespół Downa, wynikający z obecności dodatkowego chromosomu 21 w komórkach orgnizmu. Niestety, zależność pomiędzy zaburzeniem liczby chromosomów i tempem podziałów komórkowych nie jest jasna. Jak przyznaje sama prof. Amon, pomimo widocznych objawów nieprawidłowego funkcjonowania, aneuploidalne komórki nowotworowe mogą się dzielić niezwykle szybko. Istnieją co najmniej trzy hipotezy wyjaśniające ten pozorny paradoks. Pierwsza z teorii mówi o tym, że komórki posiadające nieprawidłową liczbę chromosomów rosną i dzielą się powoli, lecz robią to poza kontrolą organizmu. Co więcej, często zablokowane są w nich mechanizmy prowadzące do apoptozy, czyli samobójczej śmierci. Powoduje to, że guz rośnie co prawda powoli, lecz organizm nie kontroluje tego procesu, umożliwiając w efekcie rozwój choroby. Druga z hipotez, preferowana przez badaczkę, traktuje sprawę zupełnie inaczej. Zgodnie z nią, sama aneuploidia nie musi być szkodliwa, lecz wywołany przez nią przewlekły stan stresu zwiększa podatność komórki na mutacje. Gdy uszkodzeń DNA jest zbyt wiele, może dojść do rozwoju nowotworu. Jeszcze inni badacze uważają, że liczba chromosomów wydaje się mieć znikomy efekt na tempo rozwoju nowotworu. Ich zdaniem, aneuploidia jest tylko efektem ubocznym nowotworzenia i nie powoduje większych zmian w fizjologii komórek, które już przeszły transformację nowotworową. Dane eksperymentalne pokazują, że ostatnia hipoteza wydaje się mało prawdopodobna. Zespół z MIT wykazał bowiem, że jeden z analizowanych związków skutecznie upośledzał rozwój większości komórek, w których stwierdzono aneuploidie jednej z czterech par badanych chromosomów. Na razie ciężko jest jednak oceniać, czy ten sam związek ma jakąkolwiek szansę niszczyć nowotwory u ludzi. Wygląda jednak na to, że odkrycie zależności pomiędzy aneuploidią i fizjologią komórki otwiera nową drogę poszukiwań skutecznych leków przeciwko tym wyniszczającym chorobom.