De kern van de nieuwe studie is calcium, dat aanwezig is in al onze cellen en een soort poortwachter is: een toename van calcium in onze cellen opent “poorten” of “kanalen” die nodig zijn voor de productie en afscheiding van vloeistoffen zoals speeksel. Als het calcium in de cellen niet toeneemt, gaan de poorten niet open, een probleem dat zich voordoet bij ziekten als het syndroom van Sjögren. Sjögrenpatiënten ervaren een droge mond door een gebrek aan speeksel en hebben moeite met kauwen, slikken en spreken, wat de kwaliteit van leven ernstig belemmert.
De afgelopen 15 jaar heeft David I. Yule, Ph.D., professor in de afdeling Farmacologie en Fysiologie aan de University of Rochester School of Medicine and Dentistry de rol van calcium bestudeerd in Sjögren en andere aandoeningen waarbij calcium en afscheidingen zijn verstoord, zoals acute pancreatitis. In de nieuwe studie beantwoordt hij een belangrijke vraag die wetenschappers al jaren bezighoudt: wat is er nodig om een bijzonder belangrijk calciumkanaal te openen en deze processen op gang te brengen?
Wetenschappers weten dat de aanwezigheid van een eiwit dat de IP3-receptor wordt genoemd, noodzakelijk is om het calcium te verhogen en kanalen te genereren in veel, zo niet alle cellen, maar de IP3-receptor is complex. Een kanaal wordt gemaakt van vier identieke eenheden in de IP3-receptor, en het was niet bekend hoeveel van de individuele eenheden moesten worden ingeschakeld om het kanaal te laten werken.
Met behulp van geavanceerde moleculaire engineering- en genbewerkingstechnieken, aangestuurd door Kamil Alzayady, Ph.D., onderzoeksassistent-professor in het Yule-lab, ontdekten ze dat, zonder uitzondering, alle vier de onderdelen moeten worden geactiveerd (ingeschakeld) om calcium in een cel te laten toenemen en processen zoals vochtafscheiding te starten. Yule gelooft dat deze eigenschap ervoor zorgt dat het calciumkanaal alleen opengaat onder strikte voorwaarden die resulteren in afscheiding, waardoor schadelijke gebeurtenissen worden voorkomen die zouden optreden als het kanaal gemakkelijker open zou kunnen gaan. (Paradoxaal genoeg is te veel calcium ook slecht en kan het leiden tot processen die cellen doden, dus het is geen verrassing dat cellen calciumniveaus strak onder controle houden.)
“Deze elegante studie van Drs. Alzayady en Yule gebruikt een zeer slimme benadering om definitief antwoord te geven op een al lang bestaande vraag op het gebied van calciumsignalering en afscheiding,” zei Robert T. Dirksen, Ph.D., de Lewis Pratt Ross Professor en voorzitter van de afdeling Farmacologie en Fysiologie aan de Universiteit van Rochester School of Medicine and Dentistry. “De resultaten hebben brede implicaties, niet alleen voor de manier waarop calcium in cellen wordt gecontroleerd, maar ook voor het begrijpen van verschillende menselijke uitscheidingsstoornissen die variëren van een droge mond tot pancreatitis.”
“Onze hoop is dat een betere kennis van de mechanismen die de calciumstroom in en uit cellen controleren, het onderzoek naar nieuwe behandelingen voor veel ziekten, waaronder Sjögren, zal bevorderen,” zei Yule, die ook hoogleraar is in het Centrum voor Orale Biologie en de afdeling Geneeskunde, Gastro-enterologie/Hepatologie. Momenteel zijn er geen effectieve behandelingen voor de ziekte van Sjögren en de bijbehorende droge mond, die mondinfecties, gaatjes en een verlies van tanden veroorzaakt.
Lopend onderzoek in het lab van Yule is gericht op het gebruik van dezelfde moleculaire engineering- en genbewerkingstechnologieën om te onderzoeken hoe genetische ziekten die van invloed zijn op het IP3-eiwit resulteren in hersen- en immuunsysteemaandoeningen.
De studie werd gefinancierd door het National Institute of Dental and Craniofacial Research. Naast Yule en Alzayady hebben Liwei Wang, Rahul Chandrasekhar, en Larry E. Wagner II van de University of Rochester School of Medicine and Dentistry en Filip Van Petegem van de University of British Columbia bijgedragen aan het onderzoek.