Stężenie „przedśmiertne” nicieni kluczem do powstrzymania śmierci?
Żaden żyjący na Ziemi organizm nie może oprzeć się procesowi śmierci komórkowej. Ale nie każdy organizm doświadcza go w taki sam sposób. Naukowcy zaobserwowali po raz pierwszy zjawisko stężenia pośmiertnego u umierających nicieni. Podczas gdy jednak ludzkie ciało usztywnia się, kiedy śmierć dokonała się już nieodwracalnie, u nicieni drętwota poprzedza śmierć.
Stężenie pośmiertne (łac. rigor mortis) to występująca po śmierci sztywność mięśni (szkieloetowych oraz mięśnia sercowego) wskutek wyczerpania energii mięśni zgromadzonej w postaci cząsteczek ATP i fosfokreatyny. Powstaje zwykle około 2–4 godz. po śmierci, ale może powstać zaraz po zgonie, gdy osobnik wykonywał wcześniej intensywny wysiłek fizyczny, miał drgawki lub gorączkę (zwykle w samej chwili śmierci mięśnie tracą napięcie). Ustępuje po 3–4 dniach od śmierci na skutek rozkładu enzymatycznego, pojawienia się substancji gnilnych oraz rozmiękania mięśni.
– Z początku naprawdę zaskoczyło nas, że stężenie pośmiertne u tych robakopodobnych organizmów zaczyna się jeszcze wtedy, kiedy są żywe – wyjaśnia dr Evgeniy Galimov, biolog molekularny z University College London.
U ludzi śmierć następuje, gdy serce przestaje bić, a mózg wstrzymuje swoje funkcje, ludzkie procesy fizjologiczne nie mają odpowiedników w malutkich ciałach nicienia Caenorhabditis elegans, dlatego kostucha musi działać w jego przypadku nieco inaczej.
– Śmierć z powodu niewydolności krążenia, która zachodzi u ssaków, nie zdarza się u C. elegans. Są tak małe, że nie potrzebują układu krążenia rozprowadzającego tlen po organizmie – mówi Galimov.
Już w 2013 roku członkowie tego samego zespołu badawczego odkryli, jak wygląda śmierć przezroczystego nicienia: gdy ich komórki umierają przez ciała przelewa się niezwykły niebieski fluorescencyjny płomień.
Tym razem naukowcy dokonali bardziej wnikliwych obserwacji i odkryli, że niebieska fala martwicy powiązania jest z przypominającym rigor mortis zesztywnieniem, kiedy mięśnie nicieni ścinają się w ostatniej konwulsji – nawet gdy reszta ciała porusza się jak gdyby nigdy nic.
Problem leży w wapniu. Śmierć „rozprzestrzenia się” po ciele jakby poprzez efekt domina: kolejne umierające komórki poprzez wydzielanie wapnia powodują śmierć komórek sąsiednich. Kiedy „fala uderzeniowa” dociera do jelita, następuje rozerwanie wiązań cząsteczek kwasu antranilowego (kwas 2-aminobenzoesowy, C7H7NO2), które generują wywołują ową niebieska fluorescencję.
– Ponura błękitna kostucha rozlewa się po całym organizmie aż ujdzie z niego całe życie – tłumaczył w 2013 roku prof. David Gems, genetyk oraz biogerontolog, członek zespołu badawczego.
Cóż jednak śmierć nicieni ma wspólnego z ludzką śmiertelnością? Poza wieloma oczywistymi różnicami pomiędzy budową ciała ludzkiego i nicieniami, istnieją też pewne podobieństwa, a zebranie możliwie wielu informacji na ten temat mogłoby pomóc w ustaleniu sposobu zatrzymywania procesu umierania.
Najważniejszym elementem całej układanki są wspomniane już cząsteczki ATP (adenozyno-5’-trifosforanu, dawniej adenozynotrójfosforanu) – molekularne jednostki odpowiedzialne za transport energii we wszystkich organizmach żywych. Komórki uwalniają śmiercionośny wapń, gdy ich ATP ulega wyczerpaniu – wciąż nie wiadomo jednak jak, dlaczego i kiedy poziom ATP spada i w którym momencie śmierć staje się nieunikniona.
W omawianych badaniach, których wyniki opisano w czasopiśmie „Cell Reports”, poziom ATP w komórkach nie obniżył się znacząco, dopóki nicienie nie były bliskie śmierci – fakt ten może pomóc nam w lepszym zrozumieniu procesu starzenia się, czyli systematycznego psucia się ludzkiego ciała. I znalezieniu tego newralgicznego momentu w łańcuchu wypadków prowadzących od zdrowej i silnej dojrzałości do śmierci w zaawansowanym wieku.
– Być może w dalekiej przyszłości uda nam się zapobiec śmierci śmiertelnie chorych pacjentów? – zastanawia się prof. Gems.
Zanim jednak to osiągniemy, ludzkość będzie musiała wykonać niezliczoną liczbę badań. Co jeszcze Caenorhabditis elegans może powiedzieć nam o zjawisku śmierci organicznej? Czy można to zjawisko w istotny sposób modyfikować albo nawet powstrzymać?
– Sposób, w jaki śmierć rozprzestrzenia się z komórki do komórki za pomocą wapnia, można porównać do pożaru ogarniającego nieuchronnie cały dom – stwierdza Galimov.
Naszym zadaniem jest znaleźć sposób na ugaszenie ognia. Tylko tyle i aż tyle.
Opracowano na podstawie artykułu „This Discovery of Bizarre Dying Mechanism in Worms Could Help Us Cheat Death” opublikowanego na portalu Science Alert
