Telomeraza, enzima care ajuta organismul sa lupte impotriva procesului natural de imbatranire

Celulele stem hepatice cu niveluri ridicate de enzima telomeraza - o proteina asociata cu rezistenta la procesul de imbratranire al organismului - regenereaza ficatul, observa oamenii de stiinta de la Universitatea Stanford pe parcursul celui mai recent experiment de laborator realizat pe soareci. Noile constatari au fost publicate recent in "Nature," informeaza sciencedaily.com.

Regenerarea ficatului

Celulele hepatice sunt distribuite pe lobii ficatului, permitandu-i acestuia sa se regenereze rapid, indiferent de locul unde se afla leziunile.

Intelegerea capacitatii remarcabile a ficatului de a se repara si regenera este pasul cheie in intelegerea proceselor ce au loc atunci cand organul inceteaza a mai functiona corect, asa cum se intampla in cazurile de ciroza sau de cancer de ficat.

"Un ficat nefunctional este una dintre cauzele principale de imbolnavire a oamenilor si, de aceea, este esential sa intelegem mecanismul care are loc la nivel celular si care  face posibila regenerarea acestuia. 

Pe parcursul studiilor noastre am observat ca telomerazele, raspandite de-a lungul organului, sunt necesare procesului de inlocuire a celulelor deteriorate si credem ca acestea ar putea da nastere cancerului hepatic atunci cand procesul de regenerare hepatica nu se desfasoara in mod optim," declara Prof. Steven Artandi, autorul principal al studiului.

Ficatul, un organ unic

Celulele hepatice, numite si hepatocite, lucreaza pentru a filtra si elimina toxinele din sange. Astfel, ficatul este un organ unic, avand in vedere capacitatea sa de a se regenera pe deplin utilizand numai 25% din masa sa initiala.

Alcoolismul cronic si infectia hepatica pot declansa intreruperea ciclului de refacere a organului, provocand cicatrici ireversibile ce afecteaza functiile de baza ale acestuia.

Cu toate acestea, pana in prezent, oamenii de stiinta nu au ajuns sa cunoasca in detaliu care este modul prin care acest organ se regenereaza singur, dar nici sa identifice care sunt celulele responsabile pentru declansarea cancerului. 

"Aproximativ 900 de mii de oameni mor anual in intreaga lume din cauza cirozei, iar cancerul de ficat este a cincea cauza de deces in randul adultilor americani. De aceea, cunoasterea modului in care ficatul se regenereaza este diminuata vis-a-vis de progresele pe care oamenii de stiinta au reusit sa le faca in ceea ce priveste cunoasterea mecanismelor altor organe," explica autorul studiului.

Cum contribuie telomeraza la procesul de regenerare al ficatului

Telomeraza este o enzima alcatuita dintr-un complex de proteine ce completeaza capetele cromozomilor dupa replicarea ADN-ului. Fara contributia acestora, capacele cromozomale de protectie, denumite telomere, s-ar scurta rapid odata cu fiecare proces de diviziune celulara.

Majoritatea celulelor aflate in etapa adulta au parte de o activitate scazuta a acestor complexe de proteine, iar scurtarea progresiva a telomerilor lor functioneaza ca un ceas molecular ce limiteaza durata de viata a celulelor si scurteaza viata intregului organism.

Cu toate acestea, celulele stem si unele dintre celulele canceroase produc suficiente telomeraze pentru a mentine lungimea telomerilor, stopand in mod eficient acest mecanism de imbatranire. 

Mutatiile ce blocheaza activitatea telomerazei provoaca ciroza, asa cum au observat oamenii de stiinta atat in cadrul experimentelor de laborator efectuate pe soareci, cat si in randul subiectilor umani.

In schimb, mutatiile ce pun in miscare telomerazele si le determina sa actioneze in procesul de regenerare sunt frecvent intalnite in cazul cancerelor hepatice.

Oamenii de stiinta de la Universitatea Stanford si-au propus sa identifice daca ar putea folosi expresia telomerazei ca marker ce indica subsetul de celule responsabile pentru regenerarea ficatului. Mai mult, cercetatorii au vrut sa testeze daca aceste celule ar putea fi cauza declansarii cancerului de ficat.

Crearea noilor celule hepatice

Pe parcursul experimentelor de laborator efectuate pe soareci, cercetatorii au observat ca aproximativ 5% din celulele hepatice exprima niveluri neobisnuit de mari de telomeraza.

De asemenea, celulele care au exprimat niveluri mai scazute de gene implicate in metabolismul celular normal au fost distribuite uniform pe ambii lobi ai ficatului. In timpul unei fluctuatii obisnuite a celulelor, precum si dupa ce ficatul a fost deteriorat, aceste celule se raspandesc in loc sa produca celule hepatice noi.

"Aceste celule rare pot fi activate pentru a diviza si forma clone raspandite de-a lungul intregului organ. Intrucat hepatocitele mature mor, aceste clone ar putea inlocui masa ficatului. Ce se intampla este ca fiecare dintre aceste celule actioneaza in locul in care se afla si nu pot fi mutate de-a lungul organului, iar acest lucru explica modul in care poate repara rapid daunele ce au avut loc," explica autorul principal al studiului.

Faptul ca aceste celule stem exprima mai putine gene metabolice ar putea fi una dintre modalitatile de a proteja celulele stem si de a limita producerea proceselor secundare metabolice care efecteaza ADN-ul, arata raportul cercetatorilor.

Cand oamenii de stiinta au intervenit pentru a stopa hepatocitele ce produc telomeraza ca raspuns la un semnal chimic al organismului si au administrat o substanta daunatoare ficatului, acestia au constatat ca soarecii de laborator au prezentat cicatrici severe la nivelul celulelor hepatice.

"Aceste constatari deschid calea dezvoltarii de noi medicamente ce protejeaza aceste celule care produc telomeraza, ca noi abordari de terapie celulara pentru a inlocui celulele ficatului in intregime. In sfarsit incepem sa intelegem mai bine cum functioneaza acest organ," conchide Dr. Artandi.