Cuộc chiến với bệnh tật: Lật lại những ám ảnh cũ
Bất chấp dòng khám phá liên tục của khoa học y tế, một số căn bệnh nguy hiểm vẫn còn cáo buộc các nhà nghiên cứu. Ngày nay, các nhà khoa học tìm kiếm manh mối mới dọc theo những con đường đầy rẫy.
Khi các nhà khoa học nghiên cứu sâu hơn về các cơ chế nằm bên dưới các tình trạng khó chữa như bệnh tiểu đường và bệnh Alzheimer, họ đã tìm ra các góc cạnh của khoa học, tìm đến những sợi chỉ lỏng lẻo và chọc ngón tay vào những ngóc ngách thiếu sáng.
Nhưng bởi vì câu trả lời từ những góc độ mới mẻ không phải lúc nào cũng xuất hiện, nên thỉnh thoảng quay lại, mở những cánh cửa cũ và thăm lại những gương mặt quen thuộc cũng rất đáng để quay lại.
Ví dụ, gần đây, một cơ quan mới đã được "phát hiện" đang ẩn nấp trong tầm nhìn rõ ràng. Các kẽ - một hệ thống các túi chứa đầy chất lỏng - hiện được coi là một trong những cơ quan lớn nhất của cơ thể.
Trước đây, quảng cáo xen kẽ được cho là khá vụn vặt; nhiều hơn một chút so với giấy keo giải phẫu hỗ trợ các cơ quan thích hợp hoạt động thích hợp. Nhưng khi các kỹ thuật hình ảnh tiên tiến được phát triển, kích thước và tầm quan trọng của nó trở nên rõ ràng.
Giờ đây, các nhà khoa học đang hỏi nó có thể dạy chúng ta điều gì về chứng phù nề, xơ hóa và khả năng lây lan phiền toái của ung thư.
Trong nghiên cứu, tất cả mọi người đều biết rằng không được để đá nguyên. Tuy nhiên, quảng cáo xen kẽ nhắc chúng ta rằng chúng nên được lật nhiều lần và đều đặn.
Trong bài viết này, chúng tôi đề cập đến một số khía cạnh quen thuộc của sinh học tế bào đang được xem xét lại và cung cấp những cách hiểu bệnh không quen thuộc.
Vi ống: Hơn cả giàn giáo
Chạy xuyên qua tế bào chất của mỗi và mọi tế bào là một mạng lưới phức tạp của các protein được gọi là bộ xương tế bào, một thuật ngữ được Nikolai Konstantinovich Koltsov đặt ra lần đầu tiên vào năm 1903. Một trong những thành phần chính của bộ xương là các protein dài, hình ống được gọi là vi ống.
Các vi ống giúp giữ cho tế bào cứng cáp, nhưng chúng cũng đóng vai trò quan trọng trong quá trình phân chia tế bào và vận chuyển các hợp chất xung quanh tế bào chất.
Rối loạn chức năng vi ống có liên quan đến các tình trạng thoái hóa thần kinh, bao gồm hai bệnh lớn: bệnh Parkinson và bệnh Alzheimer.
Các đám rối sợi thần kinh, là những sợi xoắn bất thường của một loại protein gọi là tau, là một trong những dấu hiệu nhận biết của bệnh Alzheimer. Thông thường, kết hợp với các phân tử photphat, tau giúp tạo ra các vi ống. Tuy nhiên, trong tế bào thần kinh của bệnh Alzheimer, protein tau mang lượng phốt phát nhiều gấp 4 lần bình thường.
Hyperphosphorylation làm giảm sự ổn định và tốc độ sản xuất các vi ống, và nó cũng có thể khiến các vi ống bị tháo rời.
Người ta vẫn chưa hiểu rõ chính xác sự thay đổi này trong quá trình sản xuất vi ống dẫn đến thoái hóa thần kinh như thế nào, nhưng các nhà nghiên cứu quan tâm đến việc xem liệu một ngày nào đó việc can thiệp vào các quá trình này có thể giúp điều trị hoặc ngăn ngừa bệnh Alzheimer.
Các vấn đề về vi ống không chỉ dành riêng cho các tình trạng thần kinh. Kể từ những năm 1990, các nhà khoa học đã thảo luận về việc liệu chúng có thể là gốc rễ của những thay đổi tế bào dẫn đến đau tim hay không.
Nghiên cứu gần đây nhất để xem xét câu hỏi này đã kết luận rằng những thay đổi hóa học đối với mạng lưới vi ống của tế bào tim khiến chúng trở nên cứng hơn và ít có khả năng co lại như bình thường.
Các tác giả tin rằng việc thiết kế các loại thuốc nhắm vào các vi ống cuối cùng có thể là một cách khả thi để “cải thiện chức năng tim”.
Ngoài cường quốc
Nếu bạn chỉ học một điều trong lớp sinh học, thì có khả năng là "ti thể là cơ quan sức mạnh của tế bào." Lần đầu tiên được nhìn thấy vào những năm 1800, các nhà khoa học ngày nay đang đặt câu hỏi liệu các ty thể có thể nằm trong những con bọ hung mắc một loạt bệnh hay không.
Vai trò của ty thể trong bệnh Parkinson được chú ý nhiều nhất.
Trên thực tế, trong những năm qua, một loạt các lỗi ty thể có liên quan đến sự phát triển của bệnh Parkinson.
Ví dụ, các vấn đề có thể phát sinh trong các con đường hóa học phức tạp tạo ra năng lượng trong ti thể và đột biến có thể xảy ra trong ADN ti thể.
Ngoài ra, ty thể có thể bị hư hại do sự tích tụ của các loại oxy phản ứng được tạo ra như một sản phẩm phụ của quá trình sản xuất năng lượng.
Nhưng làm thế nào những thất bại này lại tạo ra các triệu chứng khác biệt của bệnh Parkinson? Xét cho cùng, ti thể có trong hầu hết mọi tế bào của cơ thể con người.
Câu trả lời dường như nằm ở loại tế bào bị ảnh hưởng trong bệnh Parkinson: tế bào thần kinh dopaminergic. Những tế bào này rất dễ bị rối loạn chức năng ti thể. Một phần, điều này có vẻ là do chúng đặc biệt nhạy cảm với sự tấn công của quá trình oxy hóa.
Tế bào thần kinh dopaminergic cũng phụ thuộc rất nhiều vào canxi, một yếu tố mà ty thể giữ các chức năng. Nếu không có sự kiểm soát canxi của ty thể, các tế bào thần kinh dopaminergic bị tổn thương một cách không cân xứng.
Một vai trò của ty thể trong bệnh ung thư cũng đã được thảo luận. Các tế bào ác tính phân chia và nhân lên một cách mất kiểm soát; điều này rất tốn kém về mặt năng lượng, khiến các ti thể nguyên tố bị nghi ngờ.
Ngoài khả năng tạo ra năng lượng cho tế bào ung thư của ti thể, chúng còn giúp tế bào thích nghi với môi trường mới hoặc căng thẳng. Và, bởi vì các tế bào ung thư có một khả năng kỳ lạ để di chuyển từ phần này sang phần khác của cơ thể, thiết lập cửa hàng và tiếp tục nhân lên mà không ngừng thở, ty thể cũng bị nghi ngờ là những kẻ phản diện ở đây.
Bên cạnh bệnh Parkinson và ung thư, có bằng chứng cho thấy ty thể cũng có thể góp phần vào sự phát triển của bệnh gan nhiễm mỡ không do rượu và một số bệnh về phổi. Chúng ta vẫn còn nhiều điều để tìm hiểu về cách thức ảnh hưởng của các bào quan siêng năng này đến bệnh tật.
Cấp độ tiếp theo của hệ vi sinh vật
Bacteriophages là vi rút tấn công vi khuẩn. Và, với sự quan tâm ngày càng tăng đối với vi khuẩn đường ruột, không có gì ngạc nhiên khi các loại vi khuẩn đã bắt đầu nhướn mày. Nếu vi khuẩn có thể ảnh hưởng đến sức khỏe, thì điều gì đó giết chết chúng chắc chắn cũng có thể làm được.
Vi khuẩn, hiện diện trong tất cả các hệ sinh thái trên trái đất, nổi tiếng là rất nhiều. Vi khuẩn, tuy nhiên, đông hơn chúng; một tác giả gọi chúng là "hầu như không có mặt".
Ảnh hưởng của hệ vi sinh vật đối với sức khỏe và bệnh tật là một mạng lưới tương tác phức tạp mà chúng ta chỉ mới bắt đầu khám phá.
Và khi virome - virus thường trú của chúng ta - được thêm vào hỗn hợp, nó sẽ trở thành mê cung theo cấp số nhân.
Biết được vi khuẩn quan trọng như thế nào đối với bệnh tật và sức khỏe, chỉ cần một bước nhảy vọt nhỏ trong trí tưởng tượng là bạn có thể cân nhắc xem vi khuẩn - đặc trưng cho các chủng vi khuẩn khác nhau - một ngày nào đó có thể hữu ích về mặt y tế hay không.
Trên thực tế, vi khuẩn đã được sử dụng để điều trị nhiễm trùng vào những năm 1920 và 30. Họ không được ưa chuộng chủ yếu vì thuốc kháng sinh, dễ bảo quản và rẻ hơn, xuất hiện trên thị trường.
Nhưng với nguy cơ kháng kháng sinh đang bùng phát, việc quay trở lại liệu pháp thực khuẩn có thể nằm trong danh sách.
Vi khuẩn cũng có lợi ích là đặc hiệu cho một loại vi khuẩn, trái ngược với khả năng quét rộng của kháng sinh trên nhiều loài.
Mặc dù sự quan tâm trở lại đối với đại thực khuẩn là mới, nhưng một số người đã nhìn thấy vai trò tiềm năng trong cuộc chiến chống lại “bệnh tim mạch và tự miễn dịch, thải ghép và ung thư”.
Đặt adrift trên bè lipid
Mỗi tế bào được bao phủ trong một lớp màng lipid cho phép một số hóa chất ra vào đồng thời ngăn chặn đường đi của những chất khác. Khác xa với một cái túi đơn giản chứa đầy các bit, màng lipid là những thực thể phức tạp, có nhiều protein.
Trong phức hợp màng, các bè lipid là các đảo rời rạc nơi các kênh và các thiết bị tế bào khác tụ họp lại. Mục đích chính xác của những cấu trúc này đang được tranh luận sôi nổi, nhưng các nhà khoa học đang bận rộn tìm hiểu ý nghĩa của chúng đối với một số bệnh lý, bao gồm cả trầm cảm.
Các cuộc điều tra gần đây kết luận rằng việc hiểu những vùng này có thể giúp chúng ta nắm bắt được cách hoạt động của thuốc chống trầm cảm.
Protein G - là công tắc chuyển tín hiệu của tế bào - trở nên ngừng hoạt động khi chúng trôi dạt vào các bè lipid. Khi hoạt động của họ giảm xuống, hoạt động truyền và liên lạc của tế bào thần kinh bị giảm, về mặt lý thuyết, có thể gây ra một số triệu chứng trầm cảm.
Mặt khác, thuốc chống trầm cảm đã được chứng minh là chuyển các protein G trở lại các bè lipid, do đó làm giảm các triệu chứng trầm cảm.
Các nghiên cứu khác đã điều tra vai trò tiềm năng của các bè lipid trong việc kháng thuốc và di căn trong ung thư tuyến tụy và buồng trứng, cũng như sự chậm lại nhận thức trên con đường dẫn đến bệnh Alzheimer.
Mặc dù cấu trúc hai lớp của màng lipid lần đầu tiên được phát hiện vào giữa thế kỷ trước, các bè lipid là một bổ sung tương đối mới cho họ tế bào. Nhiều câu hỏi về cấu trúc và chức năng của chúng vẫn chưa được giải đáp.
Những điều tốt đẹp đến trong gói nhỏ
Nói tóm lại, túi ngoại bào là những gói nhỏ vận chuyển hóa chất giữa các tế bào. Chúng giúp giao tiếp và tham gia vào các quá trình khác nhau như đông máu, lão hóa tế bào và phản ứng miễn dịch.
Bởi vì chúng mang các thông điệp tới và lui như một phần của một loạt các con đường như vậy, không có gì lạ khi chúng có khả năng trở nên tồi tệ và bị mắc bệnh.
Ngoài ra, bởi vì chúng có thể mang các phân tử phức tạp bao gồm protein và DNA, nên có mọi khả năng chúng có thể vận chuyển các vật liệu cụ thể về bệnh - chẳng hạn như các protein liên quan đến các bệnh thoái hóa thần kinh.
Các khối u cũng tạo ra các túi ngoại bào, và mặc dù vai trò của chúng chưa được hiểu đầy đủ, nhưng có khả năng chúng giúp ung thư thiết lập cửa hàng ở các vị trí xa.
Nếu chúng ta có thể học cách đọc các tín hiệu khói gian bào này, chúng ta có thể hiểu sâu hơn về vô số quá trình bệnh tật. Về lý thuyết, tất cả những gì chúng ta cần làm là chạm vào chúng và phá vỡ mã - tất nhiên, đây sẽ là một thử thách lớn.
Dưới màn hình đầu tiên
Nếu bạn theo học ngành sinh học, bạn có thể có một ký ức mờ nhạt về lưới nội chất hạt dễ phát âm (ER). Bạn cũng có thể nhớ rằng nó là một mạng lưới liên kết với nhau của các túi dẹt bên trong tế bào chất, nép mình gần nhân.
ER - lần đầu tiên được nhìn thấy dưới kính hiển vi vào cuối những năm 1800 - gấp lại các protein và chuẩn bị cho chúng hoạt động trong môi trường khắc nghiệt bên ngoài tế bào.
Điều quan trọng là các protein phải được gấp lại một cách chính xác; nếu không, ER sẽ không vận chuyển chúng đến điểm đến cuối cùng. Trong thời gian căng thẳng, khi ER làm việc ngoài giờ, các protein gấp hoặc mở sai có thể tích tụ. Điều này kích hoạt cái gọi là phản ứng protein mở ra (UPR).
UPR cố gắng đưa hoạt động bình thường của tế bào trở lại trực tuyến bằng cách dọn sạch lượng protein tồn đọng. Để làm được điều này, nó ngăn chặn việc sản xuất thêm protein, phá vỡ protein gấp nếp xấu và kích hoạt bộ máy phân tử có thể giúp bẻ gãy một số nếp gấp.
Nếu ER không quản lý để trở lại đúng hướng và UPR không thể đưa tình hình protein của tế bào trở lại đúng dòng, thì tế bào sẽ bị đánh dấu là chết bằng apoptosis, một loại tế bào tự sát.
Căng thẳng ER và hậu quả là UPR có liên quan đến một loạt bệnh, một trong số đó là bệnh tiểu đường.
Insulin được sản xuất bởi các tế bào beta của tuyến tụy và do việc sản xuất hormone này thay đổi trong suốt một ngày, áp lực lên ER tăng và giảm - có nghĩa là các tế bào này dựa vào tín hiệu UPR hiệu quả.
Các nghiên cứu đã chỉ ra rằng lượng đường trong máu cao làm tăng áp lực tổng hợp protein. Nếu UPR không thể quản lý để đưa mọi thứ trở lại đúng hướng, các tế bào beta sẽ bị rối loạn chức năng và chết. Khi số lượng tế bào beta giảm dần, insulin không còn có thể được tạo ra khi cần thiết và bệnh tiểu đường sẽ phát triển.
Đây là những thời điểm hấp dẫn để tham gia vào khoa học y sinh, và như cái nhìn thoáng qua này đã chứng minh, chúng ta vẫn còn nhiều điều để học hỏi, và việc bao phủ nền tảng cũ có thể hữu ích như việc tạo ra những chân trời mới.
