W sercu nowego badania znajduje się wapń, który jest obecny we wszystkich naszych komórkach i pełni rolę swoistego strażnika: wzrost poziomu wapnia w komórkach otwiera “bramy” lub “kanały”, które są wymagane do produkcji i wydzielania płynów, takich jak ślina. Jeśli wapń nie wzrasta w komórkach, bramy nie otwierają się, a problem ten występuje w takich chorobach jak zespół Sjögrena. Pacjenci z zespołem Sjögrena doświadczają suchości w ustach z powodu braku śliny i mają trudności z żuciem, połykaniem i mówieniem, co poważnie obniża jakość życia.

Przez ostatnie 15 lat David I. Yule, Ph.D., profesor na wydziale farmakologii i fizjologii na University of Rochester School of Medicine and Dentistry, badał rolę wapnia w zespole Sjögrena i innych zaburzeniach, w których wapń i wydzielanie są zakłócone, takich jak ostre zapalenie trzustki. W nowym badaniu odpowiada na ważne pytanie, które od lat nurtuje naukowców: co jest potrzebne, aby szczególnie ważny kanał wapniowy otworzył się i rozpoczął te procesy?

Naukowcy wiedzą, że obecność białka zwanego receptorem IP3 jest niezbędna do zwiększenia ilości wapnia i generowania kanałów w wielu, jeśli nie we wszystkich komórkach, ale receptor IP3 jest złożony. Jeden kanał jest tworzony z czterech identycznych jednostek w receptorze IP3, i nie było wiadomo, ile z poszczególnych jednostek musi być zaangażowanych, aby kanał działał.

Używając zaawansowanych technik inżynierii molekularnej i edycji genów prowadzonych przez Kamila Alzayady, Ph.D., adiunkta w laboratorium Yule, odkryli, że bez wyjątku wszystkie cztery części muszą być aktywowane (włączone), aby wapń wzrósł w komórce i rozpoczął procesy takie jak wydzielanie płynów. Yule uważa, że ta cecha zapewnia, że kanał wapniowy otwiera się tylko w ściśle określonych warunkach, które powodują wydzielanie, unikając szkodliwych zdarzeń, które mogłyby wystąpić, gdyby kanał mógł otworzyć się łatwiej. (Paradoksalnie, zbyt duża ilość wapnia jest również zła i może prowadzić do procesów, które zabijają komórki, więc nie jest niespodzianką, że komórki utrzymują ścisłą kontrolę nad poziomem wapnia.)

“To eleganckie badanie przeprowadzone przez Drs. Alzayady i Yule wykorzystuje bardzo sprytne podejście, aby definitywnie odpowiedzieć na od dawna stojące pytanie w dziedzinie sygnalizacji wapniowej i wydzielania”, powiedział Robert T. Dirksen, Ph.D., Lewis Pratt Ross Professor i przewodniczący wydziału farmakologii i fizjologii na University of Rochester School of Medicine and Dentistry. “Wyniki te mają szerokie implikacje nie tylko dla tego, jak wapń jest kontrolowany w komórkach, ale także dla zrozumienia różnych ludzkich zaburzeń wydzielania, które sięgają od suchości w ustach do zapalenia trzustki.”

“Mamy nadzieję, że lepsza znajomość mechanizmów, które kontrolują przepływ wapnia do i z komórek, przyspieszy badania nad nowymi metodami leczenia wielu chorób, w tym choroby Sjögrena,” powiedział Yule, który jest również profesorem w Centrum Biologii Jamy Ustnej i na wydziale Medycyny, Gastroenterologii/Hepatologii. Obecnie nie istnieją skuteczne metody leczenia choroby Sjögrena i towarzyszącej jej suchości jamy ustnej, która powoduje infekcje jamy ustnej, ubytki i utratę zębów.

Badania prowadzone w laboratorium Yule’a mają na celu wykorzystanie tych samych technologii inżynierii molekularnej i edycji genów do zbadania, w jaki sposób choroby genetyczne wpływające na białko IP3 powodują zaburzenia mózgu i układu odpornościowego.

Badanie zostało sfinansowane przez National Institute of Dental and Craniofacial Research. Oprócz Yule’a i Alzayady’ego do badań przyczynili się Liwei Wang, Rahul Chandrasekhar i Larry E. Wagner II z University of Rochester School of Medicine and Dentistry oraz Filip Van Petegem z University of British Columbia.

.