Feljton Igora Rudana:
Čini se da nakon prestanka rada mozga i srca smrt ‘putuje’ organizmom
U2002. godini nagrađeni su i južnoafrički biolog Sydney Brenner, američki biolog H. Robert Horvitz i britanski biolog Sir John E. Sulston. Oni su pridonijeli razumijevanju genetske regulacije razvoja organa i programirane smrti stanice. Kako već znamo, tijekom rasta i razvoja organizma stanice se neprestano dijele. Ipak, potrebno je i da neke od njih počnu umirati kako bi održavale ravnotežu u broju stanica potrebnom za svaku fazu razvoja i života organizma. Proces umiranja stanice pod kontrolom je gena, a naziva se programirana smrt stanice ili “apoptoza”. Proučavanjem sićušnog crvića latinskog naziva Caenorhabditis elegans, Brenner je povezao razne gene s dijeljenjem stanice i razvojem organa.
‘Kapice’ na kraju kromosoma
Istražujući isti organizam, C. elegans, Horvitz je pronašao dva gena potrebna za programiranu smrt stanice: ced-3 i ced-4. Štoviše, pokazao je i kako gen ced-9 štiti stanicu od programirane smrti interakcijom s prethodna dva gena. Otkrio je i niz gena koji upravljaju procesom eliminacije mrtve stanice. Sulston je također radio na C. elegans te je pokazao kako se stanice tog crvića dijele i sazrijevaju u određene uloge. Važno je što je pokazao kako je smrt pojedinih stanica na neki način “uprogramirana” u normalan razvoj organizma. Sulston je uspio dokumentirati i razvoj čitavog organizma C. elegans iz prve stanice, čime je ovaj crvić postao prvi višestanični organizam u kojem je porijeklo baš svake stanice poznato. To mu je omogućilo praćenje mutacija koje su se nakupljale u stanicama tijekom njihova razvoja, uključujući i one u genima zaduženima za programiranu smrt stanice. Za zanimljiv nastavak ove priče pobrinule su se australsko-američka znanstvenica Elizabeth H. Blackburn, američka znanstvenica Carol W. Greider i američko-kanadsko-poljski znanstvenik Jack W. Szostak. Oni su dobili Nobelovu nagradu 2009. za otkriće uloge telomera na kraju kromosoma, te enzima telomeraze. Informacija pohranjena u genima unutar dugih molekula DNK visoko je organizirana i umotana u kromosomima koji se nalaze u jezgri stanica. Kada se stanica podijeli, važno je da se kromosomi kopiraju u cijelosti te da nisu oštećeni ni na koji način. U tu svrhu na kraju svakog kromosoma leži neka vrsta “kapice”, nazvana telomerom, koja ga šiti. Blackburn je najprije otkrila da te telomere imaju svoj poseban DNK. Zatim je, zajedno sa Szostakom, dokazala da taj DNK sprečava da se kromosomi na bilo koji način razgrade na manje dijelove. Naposljetku, radeći s Carol Greider, otkrila je enzim telomerazu koji izgrađuje DNK telomere.
Ono što je važno upamtiti iz opisanih znanstvenih uvida jest kako smrt svake stanice može biti i programirana kao dio velikog plana razvoja organizma. Dakle, stanična smrt ne mora nastupiti samo zbog trošenja i raspada, eliminacije od strane imunosustava ili pak fizičke traume. Postoji golema razlika između očekivanog životnog vijeka za različite vrste stanica u organizmu, ovisno o njihovoj funkciji. Najkraće žive stanice sluznice crijeva, tek oko četiri dana, a nove ih stanice stalno zamjenjuju stvaranjem iz matičnih stanica. Stanice površine kože smjenjuju se otprilike svaka dva tjedna, a crvena krvna zrnca, koja vežu kisik, traju oko 4 mjeseca. Stanice jetre, koje detoksiciraju organizam, požive oko 10 do 18 mjeseci. Stanice kosti žive nešto više od 10 godina, a stanice ostatka crijeva, koje nisu sluznica, traju oko 15 godina. Međutim, stanice sive moždane tvari i oka, primjerice, uopće se ne mijenjaju i ostaju u funkciji od rođenja do smrti. One se ne odstranjuju čak ni kada same odumru.
Zbog toga je prosječna dob naših stanica u tijelu samo oko 10-ak godina, uz izuzetak naše moždane kore, koja čuva sjećanje na cjelokupno naše postojanje pa se stoga ne dijeli i ne odumire. Međutim, iznimna važnost otkrića Elizabeth Blackburn i njezinih kolega vezanih uz telomere bila je što smo dobili uvid kako se prosječna stanica ljudskog organizma može podijeliti 50 do 70 puta prije no što umre, a svakom njezinom diobom skraćuju se telomere na kraju kromosoma. Vjerojatno je i da tempo diobe stanica varira među ljudima, baš kao i visina ili težina. Zato neki znanstvenici smatraju kako bismo ljudsku dob trebali mjeriti prema tome koliko nam je dioba stanica još “preostalo”, uvidom u stanje telomera, a ne prema vremenu koje je proteklo od naših rođenja. Ipak, iznimka od tog pravila su stanice tumora. Kod njih su mehanizmi staničnog rasta i diobe grubo poremećeni, pa tako i funkcija telomeraze, što omogućuje stanicama raka da se u staničnim kulturama nastave dijeliti unedogled.
Kada uopće nastupa smrt?
Na ovu se raspravu nadovezuje i pitanje što onda čini smrt jednog organizma, ako on sadrži trilijune svojih stanica, te još više bakterijskih? Postoji li neka “općenita” smrt čitavog organizma, ili tu smrt, zapravo, čine pojedinačne smrti svake od njegovih stanica? Iskustveno je poznato da je smrt trajan prestanak funkcije i odvijanja svih bioloških procesa u organizmu, ili pak u stanici. Ipak, nije lako odgovoriti na pitanje kada smrt jednog kompleksnog organizma uopće nastupa te temeljem kojih točno kriterija. Ovim se pitanjem zato vrlo intenzivno bave pravni stručnjaci, koji nastoje utvrditi definicije korisne u sudskim procesima. Kroz povijest je bila poznata i tzv. tafefobija, strah od toga da se bude živ zakopan. U raznim je razdobljima ljudske povijesti cvala industrija ljesova koji su imali ugrađen alarm baš zato što se znalo da smrt nije sasvim jednostavno točno utvrditi. Prestanak funkcija u iznimno kompleksnom, višestaničnom organizmu nije simultan u svim organskim sustavima. Čini se kako, nakon prestanka rada mozga, srca i pluća, smrt “putuje” organizmom, ubijajući stanicu po stanicu, ovisno o tome koliko su već stare, u kakvom su stanju te koliko su otporne na manjak hrane i kisika.
ČINI SE DA NAKON PRESTANKA RADA MOZGA, SRCA I PLUĆA SMRT “PUTUJE” ORGANIZMOM