Dołącz do czytelników
Brak wyników

Zapobieganie chorobom

30 kwietnia 2020

NR 2 (Kwiecień 2020)

Białka HSP – dlaczego ich potrzebujemy?

145

Aby poradzić sobie ze stresem i szeroko pojętym uszkodzeniem, komórki wykorzystują szereg mechanizmów ochronnych. Jednym z nich jest działanie białek, które pełnią wiele funkcji w zakresie utrzymywania ogólnopojętej równowagi (tzw. homeostazy) komórkowej. Wspomniane elementy obejmują grupę molekuł określanych jako białka opiekuńcze, chaperony lub po prostu białka szoku cieplnego (HSP). W ujęciu popularnonaukowym określane są także często mianem „molekularnych opiekunek”. Uznaje się, że ich obecność zapewnia organizmom jeden z najstarszych układów ochronnych przed ogólnie pojętym stresem i dysfunkcjami układu nerwowego powodowanymi przez proteinopatie. Może to poniekąd tłumaczyć fakt, że stulatkowie mają większą ekspresję tych białek, co prawdopodobnie znacząco przyczynia się do ich długowieczności.
Nazwa całej rodziny białek określanych jako HSP powstała w latach 60. ubiegłego wieku, kiedy Ritossa odkrył, że podwyższenie temperatury organizmu powoduje zwiększoną syntezę wspomnianych molekuł. Dzisiaj już wiemy, że wzrost ich ekspresji wywołany jest nie tylko zwiększeniem ciepła, ale wszystkimi czynnikami odbieranymi przez organizm jako stresowe, takimi jak: infekcje, toksyny, metale ciężkie, alkohol, głodzenie, hipoksja, promieniowanie ultrafioletowe, zmiany hemodynamiczne, a więc także niedokrwienie czy reperfuzja. Jest to więc uniwersalna, nieswoista odpowiedź organizmu na każdy czynnik stresowy. 
Zgodnie z definicją, która pojawiła się w latach 80. ubiegłego wieku, białka szoku cieplnego muszą spełniać dwa podstawowe kryteria: po pierwsze – muszą być silnie indukowane pod wpływem zadziałania podwyższonej temperatury, a po drugie – geny, które kodują te białka, muszą zawierać na końcu 5’, czyli tzw. sekwencję hsp-box, występującą przed promotorem genu HSP. Jest to kluczowy element do zainicjowania syntezy HSP-mRNA, która ma miejsce w sytuacji wzrostu temperatury [1]. Charakterystyczną cechą tej rodziny protein jest także ich niezwykła zdolność do oddziaływania z bardzo wieloma białkami (w literaturze naukowej określanymi często jako „klienci” – ang. clients). Wspomniana cecha wyraźnie odróżnia je od większości białek komórkowych, które zwykle oddziałują z jednym bądź niewielką liczbą swoich „molekularnych partnerów” [2]. Chaperony przywracają prawidłowe funkcje białek, chronią je przed uszkodzeniem (np. denaturacją) i nieprawidłowym „składaniem” (tzw. splincing). Działanie HSP związane jest także z usuwaniem złogów i agregatów białek słabych i wrażliwych na stres oraz ułatwianiem proteolizy (rozkładu) białek uszkodzonych. Zapewnia to po prostu usuwanie zbędnych, nieprawidłowo działających elementów i zwiększa szansę komórek na przeżycie w warunkach stresu. Cząsteczki HSP łączą komórkę ze środowiskiem zewnętrznym, w czego efekcie zachodzi szybka i intensywna synteza po zadziałaniu zewnątrzkomórkowego stresora. Dbają także o środowisko „domowe” – wykazują bowiem zdolność reakcji na sygnały wewnątrzkomórkowe, dzięki czemu chronią komórki przed działaniem np. szkodliwych metabolitów [3]. Zewnątrzkomórkowo czy błonowo umiejscowione białka pośredniczą w mechanizmach immunologicznych. Niezwykle cennym działaniem białek opiekuńczych w kontekście układu odpornościowego jest „tworzenie sygnału ostrzegawczego”, który informuje organizm o uszkodzeniu. Jest to tzw. teoria niebezpieczeństwa. Co istotne, nie informują one jednak o zagrożeniu ze strony wrogiego patogenu, a o uszkodzeniach na tle komórkowym i tkankowym. Zdaniem twórcy wspomnianej teorii, Matzingera, to nie sama obecność patogenu wywołuje zwiększoną reakcję immunologiczną, lecz skutki jego działania. Wobec tego HSP znajdujące się wewnątrz komórek odgrywają rolę informatorów, a jednocześnie sprzyjają procesom odnowy oraz regeneracji. Dziś już wiadomo, że HSP znajdujące się w błonie cytoplazmatycznej komórek uczestniczą w prezentacji antygenów i biosyntezie przeciwciał. Przykładowo, HSP70 funkcjonują jako antygeny na powierzchni komórek i są rozpoznawane przez komórki NK (ang. Natural Killers). Umożliwiają również prawidłowe funkcjonowanie tzw. kompleksów MHC (ang. Major Histocompatibility Complex), które odpowiedzialne są za prawidłowe reakcje odpornościowe. Stwierdzono, że HSP współdziałają z makrofagami, komórkami dendrytycznymi, limfocytami T, indukując uwalnianie cytokin i chemokin oraz odgrywają istotną rolę w dojrzewaniu i migracji komórek dendrytycznych [4].
Liczne badania naukowe wykazały także, że białka HSP biorą udział w zmniejszaniu ilości patologicznych agregatów białkowych, które stanowią kluczowy element wielu chorób neurodegeneracyjnych określanych mianem proteinopatii (jak np. choroba Alzheimera czy Huntingtona). HSP mogą być transportowane do synaps i aksonów komórek nerwowych, gdzie blokują lub utrudniają proces agregacji nieprawidłowo sfałdowanych białek. Dlatego niewydolność tych mechanizmów kontroli komórkowej może stanowić niezwykle ważny element w ich patogenezie. Wysnuwa się przypuszczenia, że białka indukowane stresem, takie jak białka opiekuńcze, działają jako molekuły ochronne dla komórek całego układu nerwowego [5, 6, 7].
 

POLECAMY


Modulatory rodziny HSP

Wykazano, że już 30 minut spędzonych w saunie zwiększa ekspresję HSP na 48 godzin, zwiększając tym samym naturalne mechanizmy obronne organizmu wobec czynników stresogennych [8]. Istnieją także związki pozyskane z roślin – np. ekstrakt z kłączy szparagów białych (występujący w japońskim produkcie ETAS) czy niektóre adaptogeny, które istotnie podnoszą poziom ekspresji HSP70. Szparagi są typowym produktem rolnym japońskiego Hokkaido i od stuleci są tam stosowane jako tradycyjna żywność funkcjonalna. Stanowią rezerwuar związków określonych jako pochodne hydroksymetylofurfuralu, które zostały zidentyfikowane jako aktywatory ekspresji wspomnianego białka [9]. 
Przeprowadzone z udziałem zwierząt laboratoryjnych i ludzi badania wykazały, że ekstrakt z białych szparagów (zawarty w ETAS) znacząco wpływa na ekspresję białka HSP70 we krwi, a co za tym idzie – usprawnia adaptację organizmu do warunków stresowych. Istotnie zmniejsza poziom kortyzolu we krwi, usprawnia działanie układu odpornościowego (zwiększa poziom sIgA) i koordynację autonomicznego układu nerwowego, przyc...

Pozostałe 70% treści dostępne jest tylko dla Prenumeratorów

Co zyskasz, kupując prenumeratę?
  • Roczną prenumeratę dwumiesięcznika Food Forum w wersji papierowej lub cyfrowej,
  • Nielimitowany dostęp do pełnego archiwum czasopisma,
  • Możliwość udziału w cyklicznych Konsultacjach Dietetycznych Online,
  • Specjalne dodatki do czasopisma: Food Forum CASEBOOK...
  • ...i wiele więcej!
Sprawdź

Przypisy