Istraživači Northvestern Medicine otkrili su da mitohondrije regulišu esencijalnu ćelijsku signalizaciju za razvoj epitelnih ćelija u plućima, ćelija koje su ključne za razmenu kiseonika i ugljen-dioksida kako bi se izbegla respiratorna insuficijencija, prema nalazima objavljenim u časopisu Nature.
„Tokom proteklih 20 godina, tvrdili smo da mitohondrije ne samo da proizvode ATP; oni kontrolišu stanje i funkciju ćelije generišući signale, uključujući metabolite, za kontrolu fiziologije. Ako su ovi signali poremećeni, može doći do bolesti. Ova studija je ubedljiva demonstracija tog principa i naglašava ulogu mitohondrijalne signalizacije u određivanju sudbine ćelije“, rekao je dr Navdip Čendel, doktor medicine David V. Cugell, profesor medicine na Odeljenju za plućnu i kritičnu negu i biohemiju i Molekularna genetika i viši autor studije.
SeungHie Han, MD, MPH, docent medicine na Odeljenju za plućnu i intenzivnu negu, bio je glavni autor studije.
Mitohondrije su nadaleko poznate kao ćelijske ‘elektrane’ zbog svoje uloge u proizvodnji ATP-a, izvora energije za ćelije, a ranije se smatralo da kvar mitohondrija uzrokuje bolest isključivo zbog smanjene proizvodnje energije za ćelije.
Chandel i Han-ovi najnoviji nalazi, međutim, ilustruju da mitohondrije imaju funkcije izvan proizvodnje ATP-a, uključujući kontrolu ćelijske sudbine ćelija alveolarnog epitela tipa 2, koje služe delimično kao matične ćelije i takođe regulišu razmenu gasova u plućima.
U trenutnoj studiji, istraživači su koristili tehnike genetskog nokautiranja za brisanje kompleksa I podjedinice mitohondrijalnog transportnog lanca elektrona, nazvane Ndufs2, u epitelnim ćelijama pluća kod gestacijskih miševa. Zatim, koristeći jednoćelijsko RNK sekvenciranje, tim je primetio da mitohondrije uključuju integrisani odgovor na stres (ISR), ćelijsku funkciju koja se aktivira da se nosi sa metaboličkim stresom ili proteotoksičnošću, ili akumulacijom pogrešno savijenih proteina.
Kada su mitohondrije pokvarile funkcionisanje, ISR je povećao aktivaciju i inhibirao diferencijaciju alveolarnih epitelnih ćelija kod postnatalnih miševa, što je na kraju dovelo do respiratorne insuficijencije kod miševa. Zanimljivo je da je tim takođe primetio da ćelije bez funkcionalnih mitohondrija nisu umrle, već su umesto toga ostale u stanju zaustavljene ćelijske diferencijacije, što se obično primećuje kod raznih plućnih bolesti.
„Sada ispitujemo mogućnost da bi signalizacija mitohondrijalnog ISR-a mogla biti poremećena tokom popravke pluća nakon povrede koja rezultira plućnim bolestima kao što je plućna fibroza ili produžena virusna pneumonija. Ako je ovo tačno, to bi moglo otvoriti nove puteve za tretmane koji ciljaju na ISR zavisan od mitohondrija signaliziranje bolesti koje uključuju oštećenje i popravku pluća“, rekao je Han.
