Përdorimi i tepërt i alkoolit mund të ndërhyjë në një nga aftësitë më të jashtëzakonshme të mëlçisë: riparimin dhe rindërtimin e vetes pas dëmtimit. Hulumtimet e reja sugjerojnë se dëmtimi i lidhur me alkoolin mund t’i lërë qelizat e mëlçisë të bllokuara në një gjendje të ndërmjetme jonormale, të paafta të funksionojnë normalisht ose të përfundojnë procesin e rigjenerimit, edhe pasi një person ndalon së piri.
Studiuesit nga University of Illinois Urbana-Champaign, Duke University dhe Chan Zuckerberg Biohub Chicago zbuluan se kjo gjendje e ndërmjetme qelizore duket se nxitet nga inflamacioni që çrregullon splicing-un e ARN-së, një hap thelbësor që qelizat përdorin për t’i kthyer udhëzimet gjenetike në proteina funksionale.
Gjetjet, të publikuara në Nature Communications, mund të çojnë drejt mënyrave të reja për diagnostikimin dhe potencialisht trajtimin e sëmundjes së rëndë të mëlçisë të lidhur me alkoolin.
Pse mëlçia ndalon së riparuari veten
Mëlçia është e pazakontë ndër organet kryesore të njeriut, sepse mund të rigjenerohet pas dëmtimeve të konsiderueshme ose edhe pas heqjes së pjesshme. Në rrethana normale, qelizat e mbijetuara të mëlçisë mund të ndryshojnë përkohësisht identitetin e tyre, të shumohen dhe më pas të maturohen përsëri për të rikthyer indin e humbur.
Kjo aftësi mund të dëmtohet në sëmundjen e mëlçisë të lidhur me alkoolin, e cila është shkaku kryesor i vdekjeve të lidhura me mëlçinë në mbarë botën dhe lidhet me rreth 3 milionë vdekje çdo vit.
“Ne e dinim se mëlçia ndalon së funksionuari dhe ndalon së rigjeneruari te pacientët me hepatit dhe cirrozë të lidhur me alkoolin, edhe kur një pacient ka ndërprerë konsumimin e alkoolit, por nuk e dinim pse,” tha profesori i biokimisë në U. of I., Auinash Kalsotra, i cili bashkëdrejtoi studimin me profesoren e Duke University School of Medicine, Anna Mae Diehl. “E vetmja mundësi reale për të shpëtuar jetën, pasi një pacient arrin fazën e dështimit të mëlçisë në këto sëmundje, është transplantimi. Por nëse do të kuptonim pse këto mëlçi po dështonin, ndoshta do të mund të ndërhynim.”
Kalsotra dhe Diehl kanë kaluar vite duke studiuar proceset molekulare që i lejojnë mëlçisë të rindërtojë veten. Puna e tyre e mëparshme tregoi se qelizat e mëlçisë që rigjenerohen riprogramojnë përkohësisht se cilat gjene përdorin.
Për të filluar procesin e riparimit, qelizat e pjekura të mëlçisë kthehen drejt një gjendjeje paraardhëse të ngjashme me atë fetale. Qelizat paraardhëse janë qeliza më pak të specializuara që mund të ndahen dhe të prodhojnë inde të reja. Pas shumimit, qelizat normalisht e përmbysin këtë proces dhe bëhen përsëri qeliza të pjekura dhe plotësisht funksionale të mëlçisë.
Ky zbulim i mëparshëm i bëri studiuesit të pyesnin se çfarë shkon keq me këtë cikël rigjenerues në sëmundjen e mëlçisë të lidhur me alkoolin.
Qelizat e mëlçisë bllokohen në një gjendje të ndërmjetme
Ekipi krahasoi mostra të mëlçive të shëndetshme me indet e mëlçisë nga njerëz me hepatit ose cirrozë të lidhur me alkoolin. Mostrat e sëmura u morën nga Johns Hopkins University Hospital përmes një iniciative të mbështetur nga National Institute on Alcohol Abuse and Alcoholism, pjesë e National Institutes of Health.
Një model i habitshëm u shfaq shpejt.
Qelizat në mëlçitë e sëmura kishin filluar të largoheshin nga gjendja e tyre e pjekur dhe të kalonin drejt gjendjes rigjeneruese, por nuk ishin në gjendje ta përfundonin kalimin. Në vend të kësaj, ato mbetën të bllokuara mes të dyjave.
“Ato nuk janë as qeliza funksionale të rritura dhe as qeliza paraardhëse proliferative. Meqenëse nuk po funksionojnë, krijohet më shumë presion mbi qelizat e mbetura. Kështu, ato përpiqen të rigjenerohen dhe të gjitha përfundojnë në këtë gjendje joproduktive thuajse-paraardhëse, dhe kjo është ajo që po shkakton dështimin e mëlçisë,” thanë studentët e diplomuar të U. of I., Ullas Chembazhi dhe Sushant Bangru, bashkëautorët e parë të studimit.
Rezultati është një cikël dëmtues. Ndërsa më shumë qeliza hyjnë në këtë gjendje joproduktive, më pak qeliza mbeten në dispozicion për të kryer punën normale të mëlçisë. Qelizat e shëndetshme të mbetura përballen më pas me kërkesa më të mëdha dhe përpiqen të rigjenerohen, vetëm për të rrezikuar që edhe ato të bllokohen.
Splicing-u i ARN-së shfaqet si një problem kyç
Për të kuptuar se çfarë po i pengonte qelizat të përfundonin rigjenerimin, studiuesit ekzaminuan proteinat që prodhoheshin brenda qelizave të mëlçisë, si edhe molekulat e ARN-së që mbartin udhëzimet gjenetike nga ADN-ja te makineria qelizore që ndërton këto proteina.
ARN-ja vepron si ndërmjetëse midis kodit gjenetik të ruajtur në ADN dhe proteinave që kryejnë pjesën më të madhe të punës së një qelize. Përpara se shumë molekula të ARN-së të mund të përdoren, pjesë të tyre duhet të priten dhe të bashkohen në një proces të njohur si splicing i ARN-së.
Ky hap i redaktimit është i rëndësishëm sepse kombinime të ndryshme të segmenteve të ARN-së mund të prodhojnë proteina me funksione të ndryshme ose t’i drejtojnë ato në vende të ndryshme brenda një qelize.
Në vend që thjesht të matnin sasitë totale të ARN-së dhe proteinave, siç bëjnë shumë studime, ekipi i Kalsotra-s përdori sekuencimin e thelluar të ARN-së dhe analizën kompjuterike për të ekzaminuar se si po bëhej splicing-u i fragmenteve të ARN-së.
“Kur krahasuam mostrat, pamë se ARN-ja po pësonte splicing të gabuar gjerësisht në sëmundjen e mëlçisë të lidhur me alkoolin, në mijëra gjene, dhe kjo po ndikonte në funksionet kryesore të proteinave,” tha Kalsotra, i cili është gjithashtu i lidhur me Carl R. Woese Institute for Genomic Biology në Illinois.
Shkalla e problemit ishte e konsiderueshme. Splicing-u i gabuar shfaqej në mijëra gjene, duke ndryshuar potencialisht mënyrën se si funksionojnë proteinat e rëndësishme në qelizat e dëmtuara të mëlçisë.
Një proteinë që mungon mund të ndihmojë në shpjegimin e dëmtimit
Studiuesit identifikuan një faktor të mundshëm që mund të shkaktojë këto gabime të përhapura: nivele të ulëta të një proteine të quajtur ESRP2.
ESRP2 lidhet me ARN-në dhe ndihmon për të siguruar që ajo të përpunohet saktë përmes splicing-ut. Në qelizat e mëlçisë të dëmtuara nga alkooli, ekipi zbuloi se ESRP2 ishte e mangët.
Pasojat nuk kufizoheshin vetëm në faktin nëse prodhohej një proteinë. Në shumë raste, gabimet e ARN-së ndryshonin udhëzimet molekulare që u tregojnë proteinave se ku duhet të shkojnë brenda qelizës.
“Proteinat funksionojnë në një vend shumë specifik të qelizës dhe kjo drejtohet nga sekuenca brenda proteinës që e çon proteinën në atë vend të caktuar. Ne zbuluam se, në shumë raste, sekuenca që përcaktonte se ku lokalizohej proteina brenda një qelize kishte pësuar splicing të gabuar. Kjo është arsyeja pse ishte e rëndësishme që të bënim analizat e shumta që bëmë,” tha Kalsotra, i cili është gjithashtu anëtar i Chan Zuckerberg Biohub Chicago. “Kishte të njëjtën sasi ARN-je dhe proteine, por proteina nuk ishte në vendin e duhur për të funksionuar. Për shkak të splicing-ut të gabuar, proteinat kyçe që nevojiten për rigjenerimin produktiv të mëlçisë po mbeteshin të bllokuara në citoplazmë, kur duhej të ishin në bërthamë.”
Bërthama përmban ADN-në e një qelize dhe luan një rol qendror në rregullimin e aktivitetit të gjeneve. Citoplazma është zona përreth ku zhvillohen shumë procese të tjera qelizore. Nëse proteinat e nevojshme për rigjenerimin mbeten në citoplazmë në vend që të arrijnë bërthamën, ato mund të jenë të pranishme në sasi normale, por të paafta për të kryer funksionet e tyre të synuara.
Eksperimentet te minjtë forcojnë lidhjen me ESRP2
Për të testuar nëse humbja e ESRP2 mund të kontribuojë realisht në dështimin e rigjenerimit, studiuesit studiuan minj të cilëve u mungonte gjeni që prodhon proteinën.
Këta kafshë zhvilluan modele të dëmtimit të mëlçisë dhe dështimit të rigjenerimit që ngjanin me atë që shkencëtarët vëzhguan te njerëzit me hepatit të avancuar të lidhur me alkoolin.
Kjo ngriti një tjetër pyetje të rëndësishme: Pse ishte reduktuar ESRP2 që në fillim?
Studiuesit e gjurmuan problemin deri te inflamacioni.
Kur alkooli përpunohet nga mëlçia, ai mund të dëmtojë indet dhe të tërheqë qeliza imune dhe qeliza mbështetëse të mëlçisë në zonat e prekura. Sipas studimit, këto qeliza çliruan nivele të larta faktorësh inflamatorë dhe faktorësh të rritjes.
Studiuesit zbuluan se këto sinjale shtypin si prodhimin, ashtu edhe aktivitetin e ESRP2.
Bllokimi i inflamacionit riktheu splicing-un normal
Ekipi më pas testoi nëse ndërprerja e njërit prej këtyre sinjaleve inflamatore mund ta kthente problemin.
Në kultura laboratorike të qelizave të mëlçisë, studiuesit përdorën një molekulë që bllokon receptorin për një faktor që nxit inflamacionin. Pas trajtimit, nivelet e ESRP2 u rikuperuan dhe splicing-u i ARN-së u bë më normal.
Ky rezultat sugjeron se kjo rrugë mund të bëhet një objektiv i mundshëm trajtimi. Në vend që të përpiqen të zëvendësojnë drejtpërdrejt indin e dëmtuar të mëlçisë, terapitë e ardhshme mund të përpiqen të ndërpresin sinjalet inflamatore që i pengojnë qelizat të përfundojnë rigjenerimin.
Studiuesit shohin gjithashtu potencial për përdorime diagnostikuese. Molekulat e ARN-së me splicing jonormal mund të shërbejnë potencialisht si shënues biologjikë që ndihmojnë në identifikimin ose monitorimin e sëmundjes së mëlçisë të lidhur me alkoolin.
“Shpresoj që këto gjetje të bëhen një pikënisje për studime të ardhshme klinike. Ne mund t’i përdorim këto ARN me splicing të gabuar si shënues diagnostikues ose të zhvillojmë trajtime që mund të frenojnë inflamacionin. Dhe nëse mund të korrigjojmë defektet e splicing-ut, atëherë ndoshta mund të përmirësojmë rikuperimin dhe të rikthejmë mëlçitë e dëmtuara,” tha Kalsotra./ScienceDaily
