Στρεσαρισμένα κύτταρα:Τι είναι το κυτταρικό στρες;

Κυτταρικό στρες είναι κάθε περιβαλλοντική επίθεση που προκαλεί βλάβη σε πρωτεΐνες, λιπίδια και DNA στο κύτταρο. Τα κύτταρα έχουν πολλούς τρόπους για να καταπολεμήσουν αυτό το στρες.

Τα κύτταρα μας επίσης αγχώνονται. Αλλά για τα κύτταρα, το άγχος δεν σημαίνει ότι πλησιάζει γρήγορα η προθεσμία.

Αυτό το άρθρο θα εξετάσει τι αγχώνει ένα κύτταρο και πώς καταφέρνουν να αντιμετωπίσουν την πίεση. Η κατανόηση αυτής της διαδικασίας αποκαλύπτει πολλά για το πώς το σώμα μας ανταποκρίνεται ως σύνολο στο περιβάλλον.

Τι είναι το κυτταρικό στρες και ποια είναι τα διαφορετικά είδη στρες;

Τα κύτταρα, είτε προκαρυωτικά (Βακτήρια και Αρχαία) είτε ευκαρυωτικά (ό,τι άλλο έχει πυρήνα), έχουν μια μικρή ζώνη άνεσης στην οποία ευδοκιμούν. Το να τους βγάλεις από αυτή τη ζώνη άνεσης είναι αγχωτικό. Ακριβώς όπως σας προκαλεί άγχος να μετακομίσετε σε άλλη πόλη ή χώρα και να προσαρμοστείτε στη ζωή εκεί, τα κύτταρα αγχώνονται όταν εγκαταλείπουν τη δική τους ζώνη άνεσης.

Οι ασυνήθιστες και ακατάλληλες εξωτερικές συνθήκες για ένα κύτταρο αποτελούν έναυσμα στρες.

Η Encyclopedia of Neuroscience (2009) ορίζει το κυτταρικό στρες ως «την αντίδραση του κυττάρου σε τυχόν δυσμενείς περιβαλλοντικές συνθήκες που διαταράσσουν την κυτταρική ομοιόσταση, με πιθανή μακρομοριακή βλάβη, δηλαδή βλάβη σε πρωτεΐνες, DNA, RNA και λιπίδια».

Αυτή η αλλαγή στο περιβάλλον μπορεί να είναι ότι οι συνθήκες είναι πολύ αλμυρές, πολύ ζεστές ή το νέο περιβάλλον σε πολύ όξινο ή βασικό (μεταβολή του pH).

Αυτές οι αλλαγές είναι επιβλαβείς για το κύτταρο επειδή μπορούν να εμποδίσουν τη σωστή λειτουργία του. Για παράδειγμα, ορισμένα ένζυμα (οι μοριακές μηχανές στα κύτταρα) εκτελούν τις λειτουργίες τους μόνο σε ένα μικρό εύρος pH. Εάν οι συνθήκες γίνουν πολύ όξινες ή πολύ βασικές, τα ένζυμα θα σταματήσουν να λειτουργούν, κάτι που θα οδηγούσε στο κλείσιμο μιας ολόκληρης γραμμής συναρμολόγησης μέσα στο κύτταρο.

Οι ελεύθερες ρίζες μπορούν να προκαλέσουν μεταλλάξεις στο DNA, μετουσίωση πρωτεϊνών και οξείδωση λιπιδίων που μπορεί επίσης να οδηγήσει σε κυτταρικό στρες.

Το κύτταρο έχει τη δική του γραμμή άμυνας για να προστατεύεται από το περιβάλλον

Πώς το άγχος αλλάζει ένα κύτταρο;

Για να αντιμετωπίσουν το νέο περιβάλλον, τα κύτταρα αλλάζουν το δικό τους εσωτερικό περιβάλλον.

Το κύτταρο έχει διάφορους γνωστούς (και ακόμη άγνωστους) μηχανισμούς για την ανίχνευση του στρες, όλοι από τους οποίους τελικά στέλνουν αυτές τις πληροφορίες στο DNA μέσω ενός καταρράκτη σηματοδότησης. Ένας καταρράκτης σηματοδότησης είναι σαν να περνάς ένα σημείωμα σε διάφορα άτομα στην τάξη μέχρι να φτάσει σε αυτόν που θέλεις (όπως το crush σου). Σε ένα κύτταρο, οι πρωτεΐνες περνούν μηνύματα η μία στην άλλη και τελικά παραδίδονται στο DNA.

Αυτοί οι καταρράκτες είναι περίτεχνοι και συχνά διασυνδέονται μεταξύ τους, πράγμα που σημαίνει ότι ένας μόνο στρεσογόνος παράγοντας μπορεί να κάνει αλλαγές σε πολλές διαφορετικές περιοχές του κυττάρου. Το σήμα από το περιβάλλον ενεργοποιεί προστατευτικά σχήματα εντός του κυττάρου για άμυνα έναντι του στρες.

Πώς προστατεύονται τα κύτταρα από το κυτταρικό στρες;

Ένα κύτταρο έχει πολλά κόλπα στο μανίκι του (κωδικοποιημένα στο DNA) που του επιτρέπουν να προστατεύεται από το στρες. Αυτή η αμυντική γραμμή κυτταρικών πυροσβεστών προσπαθεί να βοηθήσει το κύτταρο να ανακτήσει την ισορροπία (ομοιόσταση), ενώ παράλληλα μετριάζει τη ζημιά που μπορεί να προκαλέσει το στρες.

Αυτοί οι υπερασπιστές ενάντια στους κινδύνους του εξωτερικού περιβάλλοντος είναι διαφορετικοί, καθένας προστατεύει το κύτταρο με τον δικό του μοναδικό τρόπο.

Πρωτεΐνες θερμικής καταπληξίας

Οι πρώτοι και πιο συχνά συζητούμενοι υπερασπιστές είναι οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ ή Hsp.

Μία από τις μεγαλύτερες επιπτώσεις του κυτταρικού στρες είναι η κακή αναδίπλωση ή η μετουσίωση των πρωτεϊνών. Η μετουσίωση είναι όταν το σχήμα μιας πρωτεΐνης αλλάζει επειδή οι δεσμοί που διατηρούν αυτό το σχήμα αρχίζουν να σπάνε ή επειδή ορισμένες χημικές ομάδες έχουν προστεθεί στην πρωτεΐνη. Η λειτουργία μιας πρωτεΐνης εξαρτάται από τη διατήρηση του συγκεκριμένου σχήματός της.

Οι μετουσιωμένες πρωτεΐνες έχουν την ικανότητα να γίνονται κυτταροτοξικές (τοξικές για το κύτταρο) συσσωρεύοντας μαζί και σκοτώνοντας το κύτταρο.

Οι Hsp είναι μια οικογένεια πρωτεϊνών που ανταποκρίνονται στην κακή αναδίπλωση των πρωτεϊνών. Ανακαλύφθηκαν όταν οι επιστήμονες εξέθεσαν τα κύτταρα σε υψηλές θερμοκρασίες. Αν και ανακαλύφθηκαν με την έκθεση των κυττάρων σε θερμικό στρες, είναι επίσης παρόντα στα κύτταρα σε κανονικές συνθήκες.

Όταν το κύτταρο συναντά κάποια πηγή στρες, παράγει περισσότερο Hsps (ρυθμίζει προς τα πάνω). Εάν αυτό το στρες - θερμικό στρες, για παράδειγμα - μετουσιώσει τις πρωτεΐνες, τα Hsps θα έρθουν στη διάσωση.

Τα Hsps συνδέονται με αυτές τις μετουσιωμένες πρωτεΐνες, επαναδιπλώνοντάς τες στο λειτουργικό τους σχήμα. Οι Hsps υπάρχουν σε όλους τους οργανισμούς, μικροσκοπικούς ή μακροσκοπικούς, αν και το όνομα των συγκεκριμένων πρωτεϊνών είναι διαφορετικό. Μερικά από τα πιο σημαντικά Hsps είναι τα Hsp70, Hsp40 και Hsp90.

Καταστροφή των ελαττωματικών πρωτεϊνών

Μια άλλη τακτική που χρησιμοποιούν τα κύτταρα είναι απλώς να καταστρέφουν ό,τι δεν μπορεί να αποθηκευτεί.

Οι πρωτεΐνες που είναι πολύ μετουσιωμένες για να σωθούν αποστέλλονται για να αποσυναρμολογηθούν και να καταστραφούν. Αυτός ο μηχανισμός καθαρισμού (που εκτελείται από ένα πρωτεϊνικό σύμπλεγμα που ονομάζεται πρωτεόσωμα) αποτρέπει τις μη διασώσιμες πρωτεΐνες από το να προκαλέσουν όλεθρο μέσα στο κύτταρο. Οι πρωτεΐνες που προορίζονται για τον τεμαχιστή πρωτεοσώματος επισημαίνονται και στη συνέχεια βρίσκουν τον δρόμο τους για να τεμαχιστούν.

Το λυσόσωμα είναι ένα οργανίδιο μέσα στο κύτταρο όπου τα κύτταρα αφομοιώνουν τα απόβλητά τους. Τα λυσοσώματα είναι σημαντικά όταν τα ανοσοκύτταρα σκοτώνουν βακτήρια και ιούς. Ένας μεγάλος θησαυρός πρωτεϊνών χωνεύεται στο λυσόσωμα.

Κυτταρικός θάνατος

Εάν όλα τα άλλα αποτύχουν και το κύτταρο απλώς δεν μπορεί να προστατευτεί, θα ξεκινήσει τη λειτουργία αυτοκαταστροφής.

Η απόπτωση ή ο προγραμματισμένος κυτταρικός θάνατος είναι ένας μηχανισμός με τον οποίο ένα κύτταρο θυσιάζεται. Όταν το κύτταρο έχει υποστεί υπερβολική ζημιά (ή απλώς έχει γίνει πολύ παλιό), ενεργοποιούνται ορισμένοι μηχανισμοί που αποσυναρμολογούν το κύτταρο από μέσα.

Απόπτωση που καλεί τους πυροβολισμούς στη μοίρα ενός κυττάρου.

Γιατί πρέπει να σας ενδιαφέρει το κυτταρικό στρες;

Υπάρχουν αμέτρητοι περισσότεροι τρόποι με τους οποίους τα κύτταρα προστατεύονται από τους διαφορετικούς περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες που συναντούν.

Αυτό το άρθρο τόνισε μόνο εκείνους τους μηχανισμούς που έχουν αποσαφηνιστεί μέσα από χρόνια έρευνας. Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι αυτοί οι μηχανισμοί παίζουν ρόλο στη διαχείριση του κυτταρικού στρες και σίγουρα θα παραμείνουν δημοφιλή θέματα έρευνας.

Το κυτταρικό στρες και η αδυναμία των κυττάρων να το αντιμετωπίσουν είναι μια κύρια αιτία (πρωτοπαθής ή δευτερογενής) πολλών ασθενειών.

Οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η άνοια και το Αλτσχάιμερ αποδεικνύεται ότι οφείλονται σε υψηλό οξειδωτικό στρες που επηρεάζει τη φυσιολογική νευρωνική λειτουργία. Ο καρκίνος συμβαίνει όταν τα ενσωματωμένα προστατευτικά χαρακτηριστικά ενός κυττάρου δυσλειτουργούν (με την πάροδο του χρόνου και λόγω πολλών στρεσογόνων παραγόντων).

Αυτά τα χαρακτηριστικά διατηρούνται επίσης σε μεγάλο βαθμό σε όλα τα είδη, πράγμα που σημαίνει ότι τα γονίδια που ελέγχουν αυτές τις πρωτεΐνες και διαδικασίες έχουν αλλάξει πολύ λίγο κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Αυτό είναι λογικό, καθώς αυτές οι διαδικασίες είναι απαραίτητες για την επιβίωση, ανεξάρτητα από το είδος σας. Χωρίς αυτούς τους ακούραστους υπερασπιστές να δέχονται καθημερινές επιθέσεις, όπως να περπατάτε στον ήλιο και να μην κοιμάστε αρκετά, η ζωή σας θα ήταν πολύ λιγότερο ευχάριστη και πολύ πιο σύντομη!