Hvordan dit immunsystem bruger kaos til at forhindre sygdom
Ny forskning, der vises i tidsskriftet Naturkommunikation, afslører en ny mekanisme, der spiller i forbindelse med cellulær funktion. Kaotiske svingninger af proteinkoncentrationer hjælper med at holde vores immunsystem vågen og funktionel og forhindrer kroniske sygdomme som kræft og diabetes.
Moderne forskning har afsløret mange af de defekte mekanismer, der spiller i kræft, men alligevel har videnskaben meget tilbage at opdage.
På mobilniveau drejer nogle af disse mekanismer sig om, hvad medicinske eksperter kalder signalveje. Cellesignaleringsveje regulerer vækst, overlevelse og spredning af celler.
I kræft er nogle signalproteiner hyperaktive, hvilket fører til vækst og spredning af tumorceller, mens andre - som normalt fungerer som tumorundertrykkere - ikke fungerer korrekt.
At forstå dynamikken i cellerne er derfor nøglen til at forebygge og overvinde kræft og mange andre kroniske sygdomme.
Ny forskning kan have brudt ny grund i denne henseende, da tre forskere har opdaget en ny mekanisme til celleregulering: kaos.
Doktorgradsforsker Mathias Heltberg og professor Mogens Høgh Jensen - begge fra Niels Bohr Institute ved Københavns Universitet i Danmark, sammen med Sandeep Krishna fra National Center for Biological Sciences i Bangalore, Indien, satte sig for at undersøge, hvordan et bestemt protein stimulerer genet aktivitet.
Forskerne fandt ud af, at kaotisk dynamik er svaret. Proteinet, de studerede, er Nuclear factor-KB (NF-kB).
NF-kB er nøglen til at holde kroppens immunsystem opmærksom og funktionel. Så resultaterne kan hjælpe med at afværge mere end kræft: diabetes og Alzheimers sygdom kan også være mål, hvis forskere bedre forstår, hvordan kroppens naturlige forsvar fungerer.
Kaos er afgørende for immunrespons
NF-kB er en transkriptionsfaktor, der er kritisk for både "medfødte og adaptive immunfunktioner", og det formidler også inflammatoriske reaktioner. Som et resultat svinger dets niveauer i kroppen med tiden og påvirker gen- og cellefunktionen.
Nylige undersøgelser har vist, at NF-kB-signalering også spiller en afgørende rolle i kræft, hvilket giver forbindelsen mellem kræftudvikling og inflammation.
I den aktuelle undersøgelse brugte professor Jensen og hans kolleger matematiske beregninger og laboratorieeksperimenter for at vise, at kaotiske op- og nedture i NF-kB-koncentrationer aktiverer gener, der ellers ville være stille.
NF-kB-proteinet skal være i kaotisk tilstand for at aktivere de rigtige gener, der giver mulighed for den optimale immunrespons, viste undersøgelsen.
Indtil nu troede forskere, at alle levende organismer undgik kaotisk dynamik. Men den nye undersøgelse udfordrer denne tro, da forskerne viser, at kaotiske svingninger i proteinkoncentrationer er afgørende for aktivering af nøgleiner.
”Kaos er en matematisk veldefineret dynamik, en som f.eks. Tidligere er blevet brugt til at forklare store ændringer i vejrsystemer,” forklarer professor Jensen.
”Med den enorme kompleksitet, der karakteriserer levende ting af højere orden, er det tydeligt, at kaotisk dynamik vil forekomme i forskellige typer systemer. Men hvordan kaos spiller en afgørende rolle i levende celler, er helt nyt, ”tilføjer forskeren.
Implikationer for diabetes, kræft, Alzheimers
Forskerne bemærker også de terapeutiske implikationer af resultaterne. Nye medikamenter, siger Heltberg, undersøgelsens medforfatter, kunne "sikre korrekt proteinfunktion."
"Terapier kan også involvere tilbagetrækning og test af celler fra et legeme for at måle, om celler er i den rette tilstand til at have de rigtige gynger," fortsætter Heltberg.
"Hvis de ikke er det, kan det være muligt at forudsige og opdage sygdomme, før de opstår."
Prof. Jensen er enig:
"Resultaterne kan have en enorm indflydelse på vores forståelse af, hvordan immunsystemet fungerer, og hvordan forekomsten af nogle af de mest alvorlige sygdomme, herunder diabetes, kræft og Alzheimers, kan undgås."
Prof. Mogens Høgh Jensen
