28 grudnia 2016 22:57

Małe komórki o dużej mocy

Autor: Janusz Ziółkowski

Nawiązanie do tekstu: Organizm ludzki jest niezwykle złożonym i zarazem skomplikowanym mechanizmem funkcjonującym w dużej mierze na zasadzie związków przyczynowo – skutkowych. Oznacza to zatem, iż mamy mniejszy lub większy wpływ na intensywność określonych reakcji zachodzących w jego wnętrzu. Wszystko co jemy i zarazem dostarczamy z zewnątrz ma swoje skutki na płaszczyźnie wewnętrznej. Często zdarza się też tak, że nasze działania nie przynoszą organizmowi profitów, a wręcz przeciwnie – niszczą go. Czasem jednak coś musi zostać uszkodzone, aby mogło zostać odbudowane na nowo i jednocześnie wzmocnione. Nie ma budowania bez niszczenia oraz niszczenia bez odbudowy. Tak właśnie działa chociażby nasz metabolizm podzielony na reakcje anaboliczne określające zdolność odbudowy i regeneracji oraz kataboliczne, czyli degradacyjne. Komórki były, są i zawsze będą – składamy się z ponad 50mld komórek, z których wyróżniamy około 200 rodzajów charakteryzujących się wyspecjalizowanymi funkcjami. Jeśli dane komórki wykonują podobne zadania i służą temu samemu, mogą tworzyć większe struktury nazywane przez nas tkankami, które z kolei budują organy, a te układy narządów. Każda komórka pełni określoną funkcję, jednakże w niektórych warunkach niezwykle przydatna może okazać się możliwość stymulowania aktywności komórkowej. Jak myślicie: czym są komórki satelitarne, do czego służą, a przede wszystkim w jaki sposób możemy je wykorzystać?

135879561-copy-56aa079b3df78cf772ac1531

Glej – nie tylko klej?

Naukowcy od dekad odkrywają, poddają obserwacjom oraz pracują na różnych rodzajach komórek mogących przysłużyć się człowiekowi na wielu płaszczyznach. Część odkryć i badań na komórkach stanowi fundament w aspektach nie tylko konkretnych specjalności, takich jak sport czy usprawnienie funkcji umysłowych. Chodzi również o życie codzienne – zdrowie, kondycja, samopoczucie. Kluczem do sukcesu jest poznanie funkcji i możliwości płynących z danych rodzajów komórek, również ze stymulowania ich pracy / aktywności. Co zawiaduje większością procesów i odpowiada za sprawne realizowanie czynności? Oczywiście mózg jako jednostka centralna. Istotnymi rodzajami komórek będą zatem tzw. komórki glejowe (glej) zlokalizowane w naszym obwodowym układzie nerwowym (tzw. OUN). Specyficzną grupą wchodzącą w skład tzw. makrogleju i/lub neurogleju są komórki satelitarne. Do tej pory nie wszystkie jej funkcje są jasne… Mimo to naukowcy wciąż starają się jak najlepiej przybliżyć nam ich działanie, jednocześnie przedstawiając przydatność ich wykorzystania.

Mózg jest narządem wielozadaniowym, który jednak potrzebuje wsparcia innych elementów naszego organizmu. Jedną z głównych funkcji komórek satelitarnych ulokowanych w obwodowym układzie nerwowym jest wsparcie w zakresie segragacji i zawiadywania informacjami niezbędnymi nam do uczenia się – wszystko za sprawą oddziaływania na synapsy. Inna znaną funkcją jest współtworzenie bariery krew – mózg oraz ochrona neuronów mózgowych. Ponadto, odpowiadają za plastyczność mózgu. Jak widać glej, a w zasadzie jego komórki, to nie tylko typowo jednozadaniowe jednostki, ale w dużej mierze grupa regulatorów danych między neuronami. Jak twierdził De Pitta, komórki składające się na glej ze względu na ułożenie oraz lokalizację są w stanie wpływać m.in. na pamięć i zdolność nauki. Istnieją też przesłanki jakoby w sposób pośredni przyczyniały się zarówno do transdukcji sygnałowej, jak i nasilania zjawiska nocycepcji [Mika, 2014].

Imigranci i emigranci komórkowi dają większe możliwości?

Jesteśmy przyzwyczajeni do statyczności… Myślimy w określony sposób: komórka jest ulokowana w tym miejscu, a zatem oddziałuje na swój obszar pełniąc określone funkcje. Naukowcy już wiele lat temu zastanawiali się nad możliwością przekroczenia tej bariery. Co jeśli komórki posiadałyby zdolność przemieszczania? Bingo! Przede wszystkim dane typy komórek mogą być ulokowane w różnych miejscach. Komórki satelitarne to nie wyłącznie te ulokowane w obwodowym układzie nerwowym, ale również w naszych mięśniach!

„Przez ostatnie 30 lat pracowaliśmy ciężko, aby zrozumieć w jaki sposób mięśniowe komórki satelitarne, normalnie pozostające w stanie uśpionym, odpowiadają na bodźce płynące ze swojego środowiska by pełnić rolę mediatorów, regenerować i wpływać na wzrost” – mówił Ronald E. Allen z Arizona Department of Animal Sciences.

Był to niebywały postęp, który niewątpliwie przysłużył się ludzkości! Wyobraźcie sobie teraz mięsień w formie pasma złożonego z wiązek nazywanych włóknami mięśniowymi. Nasze mięśnie są kolejną bazą dla komórek satelitarnych. Przede wszystkim ceni się ich zdolności regeneracyjne. W zasadzie wzięły swoją nazwę od możliwości migracyjnych. Poza standardowym opisem owych komórek warto wiedzieć, iż rozmieszczone są na zewnętrznych częściach włókien mięśniowych.

„Byliśmy w stanie zidentyfikować kluczowe sygnały umożliwiające „przebudzenie” wcześniej uśpionej mięśniowej komórki satelitarnej, kiedy to mięsień doświadcza nawet drobnego urazu” – kontynuował Ronald Allen.

 O co chodzi? Otóż z miejsca pobytu są w stanie się przemieszczać na zasadzie łączenia z włóknem podlegającym uszkodzeniu. Ulegają aktywacji i ukazują prawdziwe funkcje oraz znaczenie właśnie w warunkach degradacyjnych względem mięśni. Idąc tym tokiem, możemy dojść do wniosku jakoby ich aktywacja przebiegała nie tylko w związku z urazami mięśniowymi jako takimi, ale również i kataboliczno – anabolicznymi relacjami idącymi w parze z treningiem wysiłkowym. Katabolizm i anabolizm są częściami metabolizmu o przeciwstawnych funkcjach. Pierwszy z wymienionych jest uznany za fazę degradacyjną, natomiast drugi za regenerująco – budujący zespół procesów. Co to oznacza dla nas? Komórki satelitarne mogą zostać z powodzeniem wykorzystane zarówno przy urazach i uszkodzeniach np. w pracy fizycznej, jak i w sporcie wymagającym rozwijania mięśni pod różnymi kątami (zależnie od dyscypliny). Rozwój mięśni oraz naprawa uszkodzeń nie mogą istnieć bez odpowiednich działań regeneracyjnych. Zyskać na tym mogą w szczególności sportowcy, którzy to dążą do zjawiska hipertrofii (przerostu) mięśniowej oraz podniesienia swoich możliwości wysiłkowych. Jest to jednak zależne od współpracy z innymi tkankami, zaś ich komórki macierzyste stymulują aktywność satelitarnych. Jeśli jesteś zainteresowany poprawą rezultatów sportowych lub ciężko pracujesz fizycznie, już wiesz na co zwracać uwagę! Zostało to potwierdzone m.in. w badaniu Thomasa Hawke’a z kanadyjskiego York University, gdzie określił rolę komórek macierzystych w wywoływaniu hipertrofii mięśniowej na drodze wysiłku fizycznego.

Komórkowe zdrowie i jakość życia

W życiu bywa jednak tak, że nie zawsze można sprawnie funkcjonować i wyłącznie dążyć do polepszenia czy usprawnienia tego co już się posiada. Na świecie istnieją niestety choroby, na które medycyna nie zna leku, mimo wieloletnich poszukiwań… Ćwiczenia brzmią fajnie, ale niektórzy chcieliby chociaż normalnie chodzić jak większość ludzi – nie być niezwykłym, a po prostu mieścić się w ramach pełnej funkcjonalności. Owym ogranicznikiem funkcjonalnym jest np. dystrofia mięśniowa. Dystrofie są w zasadzie chorobami w dużej mierze genetycznymi i dziedzicznymi charakteryzującymi się destrukcyjnymi oraz patologicznymi zmianami w obrębie zarówno włókien mięśniowych, jak i tkanki łącznej. O co chodzi? Mięśnie po prostu nie są w stanie naprawić się samoistnie, na drodze typowych mechanizmów naprawczych, co w przypadku zdrowego człowieka ratowałoby go przed nadmiernymi uszkodzeniami aparatu ruchowego. Najczęstszą i zarazem najbardziej problematyczną odmianą dystroficzną jest tzw. dystrofia Duchenne’a. W przypadku chorych, brak możliwości regeneracyjnych nie powoduje wyłącznie zwiększenia zagrożenia urazami jak u zdrowych… Dla nich jest to związane z zanikiem mięśni i tak właśnie – mówiąc ogólne – działa ta choroba.

Jak to możliwe, że mięśnie nie mogą naprawić się same choćby na tyle by normalnie funkcjonować? Otóż cechą charakterystyczną dla DMD (dystrofia mięśniowa Duchenne’a) jest brak możliwości produkowania dystrofiny spełniającej się w roli jakby łącznika między dwoma podstawowymi elementami odnowy mięśniowej. Przez bardzo długi czas zapobiegano i leczono wyłącznie skutki owej choroby, co owocowało jedynie spowolnieniem dalszego postępowania, jednakże dawało większe szanse.

Co można zrobić? Do najbardziej znanych i zalecanych rozwiązań należą terapie glikokortykosteroidami, które są de facto ściśle powiązane zarówno z komórkami satelitarnymi, jak i macierzystymi. W zasadzie chodzi o stymulowanie z efektem pogłębiania ekspresji genowej na tej drodze. Efektem terapii było między innymi to że komórki satelitarne, na drodze połączenia się z uszkodzonym włóknem mięśniowym, są w stanie zwiększyć jego potencjał regeneracyjny, dodatkowo spowalniając dalszą degradację. Dobrym przykładem jest tutaj testowe podawanie prednizolonu u dzieci płci męskiej cierpiących na DMD, które zaowocowało stosunkowo dużym wzrostem ilości komórek satelitarnych o potencjale regenerującym, przy jednoczesnej redukcji fibroblastów oraz komórek dendrytycznych. Zwiększeniu ulega liczba regenerujących włókien mięśniowych [Ridha H. Hussein, M. Mostafa, Abu-Dief, Kamel N.F. – 2010]. Dlaczego to takie trudne w zwalczeniu nawet jeśli znamy niektóre sposoby? Cóż… Zdaniem naukowców degradacyjne zmiany postępują zbyt szybko, przez co komórki satelitarne zajmujące się sprawną regeneracją uszkodzeń u zdrowego człowieka poddane są nadmiernemu obciążeniu tracąc możliwość samoreplikacji. Zmniejszeniu ulega ich liczba, a możliwości regeneracyjne stają się mocno ograniczone. Między innymi z tego względu zwiększanie liczby komórek satelitarnych oraz stymulacja ich aktywności są tak istotne.

Więcej, więcej, więcej komórek!

Zgodnie z opiniami naukowców, większa ilość i zarazem podwyższona aktywność komórek satelitarnych to również szersze horyzonty dla człowieka jako jednostki! Ile jest osób cierpiących na problemy z układem mięśniowym czy ogólnie aparatem ruchu? No właśnie. A zatem jak zwiększyć liczbę komórek satelitarnych oraz poprawić ich aktywność? Jak podnieść jakość swojego życia? Jak zabezpieczyć się przed urazami? Wsparcia można szukać np. w hormonach i ich aktywności.

Bardzo dobry wpływ na aktywację komórek satelitarnych oraz ich różnicowanie do włókien mięśniowych ma resweratrol pozyskiwany między innymi z czerwonych winogron, który odkryto w 1939 roku (Takaoka), aczkolwiek na popularności zyskiwać zaczął dopiero w momencie jego odkrycia w czerwonych winogronach i czerwonym winie (Siemann i Creasy). Jego pozytywną rolę w tym aspekcie wydają się potwierdzać różnorodne badania. Wpływ na różnicowanie komórek satelitarnych i zarazem ich aktywność został ukazany między innymi przez Jacksona [2010] oraz Kaminskiego [2012], a także w badaniach na izolowanych komórkach mięśniowych Anny Montesano [2013]. Zgodnie z pracami i badaniami Benetta na szczurach, resweratrol znacznie przyczyniał się do ochrony mięśni przez zanikiem, jednocześnie nasilając regenerację masy mięśni. Odnotowano również nawet 50% większą liczbę komórek satelitarnych w stanie dzielenia, przy jednoczesnym obniżeniu liczby (o 25%) degradowanych jąder komórkowych względem grupy nie przyjmującej resweratrolu. Co to oznacza dla nas? Zmierzam do tego, iż komórki satelitarne utrzymują równowagę między jądrem komórki, a rozmiarem i możliwościami rozwoju (w tym samonaprawy) mięśnia.

shutterstock_174614684

Jak wiecie z anatomii czy chociażby lekcji biologii, wiele komórek zaopatrzonych jest wyłącznie w jedno jądro. Mięśnie szkieletowe natomiast charakteryzują się wielojądrowością. Wniosek? Idąc tym tokiem rozumowania i biorąc pod uwagę wcześniejsze informacje, można śmiało wnioskować, że im większa liczba jąder tym większy wpływ na możliwości regeneracyjne, wysiłkowe, wzrostowe oraz ograniczające degradację. Wspomnieliśmy sobie jednak także o hormonach, prawda? Kluczem do zwiększenia aktywności i pobudzenia do pracy komórki satelitarnej może być bodziec hormonalny będący czynnikiem wzrostowym. Mowa oczywiście o IGF-1 (insulinopodobny czynnik wzrostu) wydzielający się m.in. na drodze wysiłku fizycznego.IGF-1 sprzyja dodatkowo aktywacji kinazy białkowej pełniącej rolę sygnalizacyjną – mTOR. W tym przypadku pomocne może okazać się zwiększone spożycie produktów zawierających aminokwas leucyny lub dodatkowa suplementacja owym składnikiem. Dlaczego? Otóż zarówno IGF-1, jak i leucyna nasilają działanie mTOR. Kinaza ta przyczynia się do zwiększenia aktywności komórek satelitarnych, co niewątpliwie przyda się w wielu aspektach życia. Niektórym pomoże osiągnąć jeszcze więcej, poprawiając warunki fizyczne, zaś innym ułatwi pracę czy podwyższy jakość życia…

A Ty… Co chcesz zrobić i jak wykorzystasz swoją wiedzę? Jedno jest pewne i z tym zgadzają się naukowcy – komórki satelitarne niewątpliwie są jednym z ważniejszych aspektów, które to mogą przysłużyć się człowiekowi.