In un paio di pubblicazioni, i ricercatori hanno dimostrato come le cellule si adattano ai fattori di stress, come la perdita di acqua, riprogrammando le loro reti di segnalazione interne. Gli studi descrivono meccanismi precedentemente sconosciuti che le cellule utilizzano per inviare segnali tra i macchinari cellulari ed evitare la morte cellulare. Secondo gli autori, i farmaci che migliorano i meccanismi di adattamento potrebbero aiutare le cellule a prevenire più malattie, compreso il diabete di tipo 2. Gli studi sono stati pubblicati in Rapporti sulle celle e Cellula molecolare .

"Abbiamo scoperto che le cellule disattivano funzioni non essenziali di fronte a minacce alla loro sopravvivenza. Allo stesso tempo, le cellule attivano nuovi meccanismi per sostenere le funzioni essenziali, " disse Maria Hatzoglou, dottorato di ricerca, autore senior su entrambi i documenti, professore di genetica e nutrizione presso la Case Western Reserve University School of Medicine, e membro del Case Comprehensive Cancer Center.

Gli studi si concentrano su due tipi di stress cellulare:il restringimento cellulare dovuto alla perdita di acqua, e disfunzione del reticolo endoplasmatico, l'organello cellulare che produce e guida le proteine ​​verso destinazioni specifiche. Entrambi hanno cause diverse, dalla genetica di una persona all'ambiente di una cellula, e le cellule devono adattarsi ai fattori di stress, o perire. Nei nuovi studi, i ricercatori descrivono una serie di soluzioni cellulari. "Le cellule si proteggono rallentando i processi che consumano energia, come la sintesi proteica. Questo prepara le cellule a riprogrammare il macchinario cellulare per produrre solo le proteine ​​essenziali necessarie per la sopravvivenza, " Ha detto Hatzoglou.

Nel Cellula molecolare studio, Hatzoglou e colleghi descrivono come le cellule stressate si concentrano sulla produzione di proteine ​​critiche per sostenere la funzione del reticolo endoplasmatico, trasmettendo segnali lungo percorsi molecolari inaspettati. Nel Rapporti sulle celle studio, i ricercatori hanno messo le cellule della cornea in acqua salata per asciugarle. Le cellule hanno risposto attivando percorsi che aiutano a trasportare gli amminoacidi. Facendo così, le cellule sono state in grado di prevenire la perdita di acqua. I risultati suggeriscono che i farmaci che prendono di mira le vie di trasporto potrebbero aiutare a curare la sindrome dell'occhio secco. Tali farmaci possono anche aiutare a trattare le malattie neurodegenerative causate da difetti negli equilibri proteici.

Ha detto Hatzoglou, "Entrambi i nostri documenti contribuiscono alla nostra comprensione dei modi in cui le cellule cercano di garantire che le proteine ​​siano correttamente piegate e navigate attraverso le cellule, in modo che possano raggiungere le loro destinazioni finali e assumere le loro normali funzioni. Questo processo è noto come 'risposta allo stress integrata'". Cellula molecolare , i ricercatori delineano come le cellule possono "riprogrammare" la risposta allo stress integrata. Come spiega il giornale, gli autori "svelano il meccanismo di adattamento allo stress cronico che comprende il rimodellamento precedentemente non apprezzato". Lo studio delinea una cascata di nuovi segnali cellulari che le cellule usano per adattarsi a condizioni di stress. interessante, il nuovo meccanismo di difesa dallo stress implica il rimodellamento del macchinario cellulare che traduce il materiale genetico dell'mRNA in un gruppo selezionato di proteine. Questa sintesi proteica selettiva protegge le cellule stressate dalla disfunzione del reticolo endoplasmatico potenzialmente letale.

In Cellula molecolare , Hatzoglou e collaboratori mostrano anche che la disfunzione del reticolo endoplasmatico è caratterizzata da un nuovo meccanismo di morte cellulare che coinvolge la vacuolizzazione citoplasmatica, la formazione di grandi, tasche tossiche all'interno delle cellule che ricordano le cellule schiumose, osservata in molte patologie umane. Questo fenotipo è una caratteristica patologica nel cervello delle malattie neurodegenerative chiamate atassie infantili, e introduce l'interessante possibilità che la loro causa sia il risultato di una disfunzione del reticolo endoplasmatico nelle cellule nervose.

I risultati potrebbero anche portare a nuovi trattamenti per il diabete. "I pazienti che sviluppano il diabete di tipo 2 si ammalano perché producono troppa insulina. Questo fa sì che il reticolo endoplasmatico sia sopraffatto e incapace di gestire l'improvviso sovraccarico proteico, portando a disfunzioni. Questa disfunzione in seguito uccide le cellule che producono insulina nel pancreas, " ha affermato Hatzoglou. "Riteniamo che migliorando la risposta adattativa all'aumento dell'insulina possiamo ritardare la disfunzione del reticolo endoplasmatico e l'insorgenza della malattia." Hatzoglou ha ricevuto finanziamenti dal National Institute of Diabetes and Digestive and Kidney Diseases per studiare come l'attivazione delle risposte allo stress cellulare potrebbe aiutare a ritardare la progressione del diabete.

Insieme ai colleghi, Hatzoglou sta pianificando esperimenti futuri per comprendere i meccanismi molecolari che difendono le cellule durante diverse condizioni di stress. I risultati potrebbero portare a nuove terapie per prevenire la morte cellulare in più stati patologici, dalla sindrome dell'occhio secco al diabete.