Det centrale i den nye undersøgelse er calcium, som findes i alle vores celler og er en slags portvagt: En stigning i calcium i vores celler åbner “porte” eller “kanaler”, som er nødvendige for produktion og sekretion af væsker som spyt. Hvis calcium ikke stiger i cellerne, åbnes portene ikke, hvilket er et problem, der opstår ved sygdomme som Sjögrens syndrom. Sjögren-patienter oplever mundtørhed på grund af manglende spyt og har svært ved at tygge, synke og tale, hvilket alvorligt hæmmer livskvaliteten.

I de sidste 15 år har David I. Yule, ph.d., professor i afdelingen for farmakologi og fysiologi ved University of Rochester School of Medicine and Dentistry, studeret kalciums rolle i Sjögrens syndrom og andre sygdomme, hvor kalcium og sekretionerne er forstyrret, som f.eks. akut pancreatitis. I den nye undersøgelse besvarer han et vigtigt spørgsmål, som forskerne har været forvirrede over i årevis: Hvad skal der til for, at en særlig vigtig calciumkanal åbner sig og sætter disse processer i gang?

Forskere har vidst, at tilstedeværelsen af et protein kaldet IP3-receptoren er nødvendig for at øge calcium og generere kanaler i mange, hvis ikke alle celler, men IP3-receptoren er kompleks. En kanal skabes af fire identiske enheder i IP3-receptoren, og man vidste ikke, hvor mange af de enkelte enheder der skulle være aktiveret, for at kanalen kunne fungere.

Ved hjælp af avanceret molekylær teknik og genredigeringsteknikker drevet af Kamil Alzayady, ph.d., forskningsassistentprofessor i Yules laboratorium, opdagede de, at alle fire dele uden undtagelse skal aktiveres (tændes), for at calcium kan øges i en celle og starte processer som væskeudskillelse. Yule mener, at denne funktion sikrer, at calciumkanalen kun åbnes under strenge betingelser, der resulterer i sekretioner, og at skadelige hændelser undgås, som ville opstå, hvis kanalen kunne åbnes lettere. (Paradoksalt nok er for meget calcium også dårligt og kan føre til processer, der dræber cellerne, så det er ikke overraskende, at cellerne holder nøje kontrol med calciumniveauerne.)

“Denne elegante undersøgelse af dr. Alzayady og Yule bruger en meget smart tilgang til at give et endeligt svar på et langvarigt spørgsmål inden for calcium-signalering og sekretion”, siger Robert T. Dirksen, Ph.D, Lewis Pratt Ross-professor og formand for afdelingen for farmakologi og fysiologi ved University of Rochester School of Medicine and Dentistry. “Resultaterne har store konsekvenser ikke kun for, hvordan calcium kontrolleres i celler, men også for forståelsen af forskellige menneskelige sekretionsforstyrrelser, der spænder fra mundtørhed til pancreatitis.”

“Vores håb er, at bedre viden om de mekanismer, der kontrollerer calciumstrømmen ind og ud af cellerne, vil fremme forskningen om nye behandlinger af mange sygdomme, herunder Sjögrens sygdom”, siger Yule, der også er professor i Center for Oral Biology og på afdelingen for medicin, Gastroenterologi/Hepatologi. I øjeblikket er der ingen effektive behandlinger for Sjögrens sygdom og den ledsagende mundtørhed, som forårsager mundinfektioner, huller og tab af tænder.

Løbende forskning i Yules laboratorium har til formål at bruge de samme molekylære ingeniør- og genredigeringsteknologier til at undersøge, hvordan genetiske sygdomme, der påvirker IP3-proteinet, resulterer i sygdomme i hjernen og immunsystemet.

Undersøget blev finansieret af National Institute of Dental and Craniofacial Research. Ud over Yule og Alzayady har Liwei Wang, Rahul Chandrasekhar og Larry E. Wagner II fra University of Rochester School of Medicine and Dentistry og Filip Van Petegem fra University of British Columbia bidraget til forskningen.