Det centrala i den nya studien är kalcium, som finns i alla våra celler och är en slags portvakt: en ökning av kalcium i våra celler öppnar “portar” eller “kanaler” som krävs för produktion och utsöndring av vätskor, t.ex. saliv. Om kalcium inte ökar i cellerna öppnas inte portarna, ett problem som uppstår vid sjukdomar som Sjögrens syndrom. Sjögrens patienter upplever muntorrhet på grund av brist på saliv och har svårt att tugga, svälja och tala, vilket allvarligt försämrar livskvaliteten.

Under de senaste 15 åren har David I. Yule, Ph.D., professor vid institutionen för farmakologi och fysiologi vid University of Rochester School of Medicine and Dentistry, studerat kalciums roll i Sjögrens syndrom och andra sjukdomar där kalcium och sekretionerna störs, som akut pankreatit. I den nya studien besvarar han en viktig fråga som har förbryllat forskarna i åratal: vad krävs för att en särskilt viktig kalciumkanal ska öppnas och starta dessa processer?

Vetenskapsmännen har vetat att närvaron av ett protein som kallas IP3-receptorn är nödvändig för att öka kalcium och generera kanaler i många, om inte alla celler, men IP3-receptorn är komplex. En kanal skapas av fyra identiska enheter i IP3-receptorn, och man visste inte hur många av de enskilda enheterna som måste aktiveras för att kanalen ska fungera.

Med hjälp av avancerad molekylär ingenjörskonst och genredigeringstekniker som drivs av Kamil Alzayady, Ph.D., forskarassistent i Yule-labbet, har de upptäckt att alla fyra delarna utan undantag måste aktiveras (slås på) för att kalciumet ska öka i en cell och starta processer som vätskeutsöndring. Yule tror att denna funktion säkerställer att kalciumkanalen endast öppnas under strikta förhållanden som resulterar i utsöndringar, vilket undviker skadliga händelser som skulle inträffa om kanalen kunde öppnas lättare. (Paradoxalt nog är för mycket kalcium också dåligt och kan leda till processer som dödar cellerna, så det är ingen överraskning att cellerna håller noggrann kontroll över kalciumnivåerna.)

“I denna eleganta studie av doktorerna Alzayady och Yule används ett mycket smart tillvägagångssätt för att slutgiltigt besvara en långvarig fråga inom områdena kalciumsignalering och sekretion”, sade Robert T. Dirksen, Ph.D., Lewis Pratt Ross-professor och ordförande för avdelningen för farmakologi och fysiologi vid University of Rochester School of Medicine and Dentistry. “Resultaten har omfattande konsekvenser inte bara för hur kalcium kontrolleras i celler, utan också för förståelsen av olika mänskliga sekretoriska störningar som sträcker sig från muntorrhet till bukspottkörtelinflammation.”

“Vår förhoppning är att bättre kunskap om de mekanismer som kontrollerar flödet av kalcium in och ut ur cellerna kommer att främja forskningen om nya behandlingar av många sjukdomar, inklusive Sjögrens sjukdom”, säger Yule, som också är professor vid centret för oralbiologi och vid institutionen för medicin, gastroenterologi/hepatologi. För närvarande finns det inga effektiva behandlingar för Sjögrens sjukdom och den åtföljande muntorrhet som orsakar muninfektioner, håligheter och förlust av tänder.

Pågående forskning i Yules labb syftar till att använda samma molekylära teknik och genredigeringsteknik för att undersöka hur genetiska sjukdomar som påverkar IP3-proteinet resulterar i störningar i hjärnan och immunförsvaret.

Studien finansierades av National Institute of Dental and Craniofacial Research. Förutom Yule och Alzayady har Liwei Wang, Rahul Chandrasekhar och Larry E. Wagner II från University of Rochester School of Medicine and Dentistry och Filip Van Petegem från University of British Columbia bidragit till forskningen.