Της Νεφέλης Στούπα,
Στους πολυκύτταρους οργανισμούς, για τη μετάδοση πληροφοριών μεταξύ των κυττάρων χρησιμοποιούνται πολλοί τύποι σηματοδοτικών μορίων. Παρόλο που τα μόρια αυτά δρουν ως προσδέτες οι οποίοι αλληλεπιδρούν με ειδικούς υποδοχείς που εκφράζονται στα αντίστοιχα κύτταρα-στόχους, παρατηρείται σημαντικός βαθμός ποικιλομορφίας στη δομή και τη λειτουργία των διαφορετικών τύπων σηματοδοτικών μορίων. Κάποια μόρια μεταφέρουν σήματα σε μεγάλες αποστάσεις, ενώ άλλα δρουν τοπικά μεταβιβάζοντας πληροφορίες μεταξύ γειτονικών κυττάρων. Επιπλέον, τα σηματοδοτικά μόρια μπορεί να διαφέρουν ως προς τον μηχανισμό της δράσης τους στα κύτταρα-στόχους. Τα περισσότερα προσδένονται σε υποδοχείς που εκφράζονται στην επιφάνεια του κυττάρου-στόχου. Ωστόσο, ορισμένα έχουν τη δυνατότητα να διαπερνούν την κυτταροπλασματική μεμβράνη και να προσδένονται σε ενδοκυτταρικούς υποδοχείς στο κυτταρόπλασμα ή τον πυρήνα.
Η διακυτταρική επικοινωνία μπορεί να γίνει είτε με άμεσο τρόπο, μέσω της απευθείας αλληλεπίδρασης δύο κυττάρων, είτε με έμμεσο τρόπο, μέσω της δράσης εκκρινόμενων σηματοδοτικών μορίων. Η σηματοδότηση που προκαλείται από τις άμεσες αλληλεπιδράσεις, είτε μεταξύ γειτονικών κυττάρων είτε μεταξύ κυττάρου και εξωτερικού πλέγματος, έχει καθοριστικό ρόλο στη ρύθμιση της κυτταρικής συμπεριφοράς των ζώων. Δηλαδή, τα σηματοδοτικά μονοπάτια που πυροδοτούνται από τις άμεσες διακυτταρικές αλληλεπιδράσεις έχουν σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση της επικοινωνίας και του συντονισμού των διαφόρων τύπων κυττάρων, τόσο στους ιστούς των ενηλίκων όσο και κατά την εμβρυική ανάπτυξη. Όσον αφορά τη σηματοδότηση μέσω εκκρινόμενων σηματοδοτικών μορίων, υπάρχουν τρεις γενικές κατηγορίες:
- Η ενδοκρινής σηματοδότηση: Στην ενδοκρινή σηματοδότηση μια ορμόνη μεταφέρεται μέσω του κυκλοφορικού συστήματος και επιδρά σε απομακρυσμένα κύτταρα-στόχους.
- Η παρακρινής σηματοδότηση: Στην παρακρινή σηματοδότηση ένα μόριο που απελευθερώνεται από ένα κύτταρο έχει τοπική δράση, επηρεάζοντας γειτονικά κύτταρα-στόχους.
- Η αυτοκρινής σηματοδότηση: Στην αυτοκρινή σηματοδότηση ένα κύτταρο παράγει ένα σηματοδοτικό μόριο στο οποίο αποκρίνεται το ίδιο το κύτταρο που το εκκρίνει.
Γιατί, όμως, η κυτταρική σηματοδότηση κρίνεται απαραίτητη για τη σωστή λειτουργία και ανάπτυξη ενός οργανισμού; Αρχικά, αν ένα κύτταρο δεν δεχτεί κάποιο μήνυμα, αχρηστεύεται, καθώς δεν είναι δυνατή η αναγνώριση και η εκτέλεση συγκεκριμένης λειτουργίας, που υπό φυσιολογικές συνθήκες επιτελεί. Ταυτόχρονα, μονάχα με την ορθή διακυτταρική επικοινωνία είναι δυνατό να συντονιστεί και να συνεργαστεί το σύνολο των διαφοροποιημένων κυττάρων που αποτελούν έναν οργανισμό. Βέβαια, πολλά σηματοδοτικά μονοπάτια οδηγούν και στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης, δηλαδή στη ρύθμιση της διαδικασίας της μεταγραφής γονιδίων ανάλογα με τον κυτταρικό τύπο.
Είναι πασίδηλο, λοιπόν, πως η πραγματοποίηση της ορθής κυτταρικής σηματοδότησης είναι ζωτικής σημασίας. Σε περίπτωση, όμως, που παρατηρηθούν ανωμαλίες σε κάποιο σηματοδοτικό μονοπάτι, ελλοχεύει ο κίνδυνος παρουσίασης κάποιας σοβαρής παθολογικής κατάστασης όπως ο καρκίνος, ο υπερθυρεοειδισμός και ορισμένοι τύποι διαβήτη.
Αναλυτικότερα, όσον αφορά τον καρκίνο, ο καρκίνος προκαλείται από γενετικές και επιγενετικές αλλοιώσεις που επιτρέπουν στα κύτταρα να πολλαπλασιάζονται σε υπέρμετρο βαθμό και να διαφεύγουν από μηχανισμούς που κανονικά ελέγχουν την επιβίωση και τη μετανάστευσή τους. Πολλές από αυτές τις αλλαγές σχετίζονται με μονοπάτια σηματοδότησης που ελέγχουν και οδηγούν στην κυτταρική ανάπτυξη και διαίρεση και στον κυτταρικό θάνατο. Ταυτόχρονα, υπάρχουν σηματοδοτικά μονοπάτια που τροφοδοτούν την εξέλιξη του καρκίνου, όπως οι διάφορες αλλαγές στο μικροπεριβάλλον του όγκου, η αγγειογένεση και η φλεγμονή.
Παράλληλα, γνωρίζουμε ότι ένας οργανισμός διαθέτει φυσιολογικά τα πρωτοογκογονίδια, ενώ σε περίπτωση που αυτά μετατραπούν σε ογκογονίδια, μπορούν να οδηγήσουν στη δημιουργία καρκινικού όγκου, καθώς διαιρούνται με πολύ μεγαλύτερη συχνότητα από τα φυσιολογικά πρωτοογκογονίδια. Εκτός από τα ογκογονίδια, υπάρχει και ένα άλλο είδος γονιδίων που σχετίζεται με τον καρκίνο: τα ογκοκατασταλτικά γονίδια. Τα ογκοκατασταλτικά γονίδια υπάρχουν φυσιολογικά σε έναν οργανισμό και η δράση τους αφορά την αναστολή του κυτταρικού κύκλου. Η απενεργοποίηση ογκοκατασταλτικών γονιδίων μπορεί επίσης να οδηγήσει στη δημιουργία καρκίνου, καθώς θα πραγματοποιούνται με μεγαλύτερη συχνότητα κυτταρικές διαιρέσεις. Οι μεταλλάξεις που μετατρέπουν τα κυτταρικά πρωτοογκογονίδια σε ογκογονίδια μπορούν να προκαλέσουν υπερενεργοποίηση αυτών των οδών σηματοδότησης που οδηγούν στην παρουσία καρκίνου, ενώ η αδρανοποίηση των ογκοκατασταλτικών εξαλείφει τους κρίσιμους αρνητικούς ρυθμιστές της σηματοδότησης, με αποτέλεσμα να τρέφεται η εξέλιξη του καρκινικού όγκου.
Επομένως, κατά τη διάρκεια της εξέλιξης του όγκου, τα καρκινικά κύτταρα αποκτούν συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που δεν εμφανίζονται στα κύτταρα που υπάρχουν φυσιολογικά σε έναν οργανισμό. Αυτά περιλαμβάνουν την ικανότητα να πολλαπλασιάζονται ανεξάρτητα από εξωγενή σήματα που προωθούν ή αναστέλλουν την ανάπτυξη, να εισβάλλουν στους περιβάλλοντες ιστούς και να δίνουν μετάσταση σε απομακρυσμένες θέσεις, να προκαλούν αγγειογενετική απόκριση και να αποφεύγουν μηχανισμούς που περιορίζουν τον κυτταρικό πολλαπλασιασμό, όπως η απόπτωση. Αυτές οι ιδιότητες αντικατοπτρίζουν αλλαγές στα κυτταρικά μονοπάτια σηματοδότησης που στα φυσιολογικά κύτταρα ελέγχουν τον πολλαπλασιασμό, την κινητικότητα και την επιβίωση των κυττάρων. Αξιοσημείωτο είναι το γεγονός ότι πολλές από τις πρωτεΐνες που εξετάζονται επί του παρόντος ως πιθανοί στόχοι για τη θεραπεία του καρκίνου είναι πρωτεΐνες σηματοδότησης που αποτελούν συστατικά αυτών των οδών!
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Διαλέξεις Μούτου Αικατερίνης, Τμήμα Βιοχημείας και Βιοτεχνολογίας, eclass.uth.gr. Διαθέσιμο εδώ
- Cell signaling and cancer, pubmed.ncbi.nlm.nih.gov. Διαθέσιμο εδώ
- Cell signaling and cancer, cell.com. Διαθέσιμο εδώ
- Lauralee Sherwood, Εισαγωγή στη Φυσιολογία του Ανθρώπου: Από τα κύτταρα στα συστήματα, 2016 Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα και ΣΙΑ Ο.Ε. , Κατακουζηνού 48, Αλεξανδρούπολη
- Geoffry M. Cooper, Το Κύτταρο Μια μοριακή Προσεγγιση, 2021 Ακαδημαϊκές Εκδόσεις Ι. Μπάσδρα και ΣΙΑ Ο.Ε. , Κατακουζηνού 48, Αλεξανδρούπολη
