Τι συμβαίνει στα γονίδια μετά τον θάνατο

2024 Συγγραφέας: Malcolm Clapton | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-17 03:52

Ορισμένα κύτταρα παραμένουν ενεργά για μέρες ή και εβδομάδες μετά το θάνατο του σώματος.

Πώς μελετήθηκε αυτή η ερώτηση

Πριν γίνουμε ο εαυτός μας, πριν αποκτήσουμε εγκέφαλο, τα κύτταρά μας ήδη λειτουργούν ενεργά: διαιρούνται, διαφοροποιούνται, σχηματίζουν «τούβλα», τα οποία στη συνέχεια θα διπλωθούν σε έναν ολόκληρο οργανισμό. Αλλά αποδείχθηκε ότι όχι μόνο προβλέπουν τον εαυτό μας, αλλά και μας επιβιώνουν.

Όλα ξεκίνησαν με τις μελέτες του Thanatotranscriptome: γονίδια που εκφράζονται ενεργά μετά τον θάνατο του οργανισμού από τη γενετική Alexander Pozhitkov. Το 2009 ανέλαβε να μελετήσει το RNA των ζέβρα μετά τον θάνατό τους. Τα έμβρυα αυτών των τροπικών ψαριών είναι διαφανή και ιδανικά για παρατήρηση, γι' αυτό και φυλάσσονται σε πολλά εργαστήρια. Ο Ποζίτκοφ έβαλε τα ψάρια σε παγωμένο νερό, το οποίο οδήγησε στον θάνατό τους και στη συνέχεια τα επέστρεψε στο ενυδρείο με τη συνήθη θερμοκρασία του νερού τους - 27, 7 ℃.

Τις επόμενες τέσσερις ημέρες, έβγαλε αρκετά ψάρια από το ενυδρείο, τα πάγωσε σε υγρό άζωτο και μελέτησε το αγγελιοφόρο RNA τους (mRNA). Αυτά τα νηματώδη μόρια συμμετέχουν στη σύνθεση πρωτεϊνών. Κάθε κλώνος mRNA είναι αντίγραφο ενός κομματιού DNA. Στη συνέχεια, ο Pozhitkov ερεύνησε επίσης το mRNA των ποντικών.

Μαζί με τον βιοχημικό Peter Noble, ανέλυσε τη δραστηριότητα του mRNA μετά τον θάνατο και ανακάλυψε ένα εκπληκτικό γεγονός. Τόσο στα ψάρια όσο και στα ποντίκια, η πρωτεϊνοσύνθεση μειώθηκε, όπως αναμενόταν. Ωστόσο, αν κρίνουμε από την ποσότητα του mRNA, η διαδικασία της μεταγραφής (η μεταφορά της γενετικής πληροφορίας από το DNA στο RNA) ενισχύεται σε περίπου ένα τοις εκατό των γονιδίων.

Ορισμένα γονίδια συνέχισαν να λειτουργούν ακόμη και τέσσερις ημέρες μετά τον θάνατο του οργανισμού.

Άλλοι επιστήμονες εξέτασαν δείγματα ανθρώπινου ιστού και ανακάλυψαν εκατοντάδες γονίδια που παραμένουν ενεργά μετά το θάνατο. Για παράδειγμα, μετά από τέσσερις ώρες, η έκφραση (δηλαδή η μετατροπή κληρονομικών πληροφοριών σε RNA ή πρωτεΐνη) του γονιδίου EGR3, που διεγείρει την ανάπτυξη, αυξήθηκε. Η δραστηριότητα άλλων γονιδίων είναι κυμαινόμενη, συμπεριλαμβανομένου του CXCL2. Κωδικοποιεί μια πρωτεΐνη που δίνει σήμα στα λευκά αιμοσφαίρια να ταξιδέψουν στο σημείο της φλεγμονής κατά τη διάρκεια της μόλυνσης.

Αυτό δεν είναι μόνο το αποτέλεσμα διαφορετικών γονιδιακών μεταγραφών που ολοκληρώνονται με διαφορετικούς ρυθμούς, λέει ο διευθυντής της μελέτης Pedro Ferreira. Κάποιο είδος διαδικασίας ρυθμίζει ενεργά τη μεταθανάτια γονιδιακή έκφραση.

Μετά το θάνατο ενός οργανισμού, τα πρώτα που πεθαίνουν είναι τα πιο σημαντικά, πιο ενεργοβόρα κύτταρα - οι νευρώνες. Όμως τα περιφερειακά κύτταρα συνεχίζουν να κάνουν τη δουλειά τους για μέρες ή και εβδομάδες, ανάλογα με τη θερμοκρασία και τον βαθμό αποσύνθεσης του σώματος. Οι ερευνητές πέτυχαν την Ανάκτηση κυττάρων που μοιάζουν με ινοβλάστες από δέρμα κατσίκας σε ψυγείο έως και 41 ημέρες θανάτου ζώων για να εξαγάγουν καλλιέργειες ζωντανών κυττάρων από αυτιά κατσίκας 41 ημέρες μετά τον θάνατο του ζώου. Βρίσκονταν στον συνδετικό ιστό. Αυτά τα κύτταρα δεν απαιτούν πολλή ενέργεια και επιβίωσαν 41 ημέρες σε ένα κανονικό ψυγείο.

Σε κυτταρικό επίπεδο, ο θάνατος ενός οργανισμού δεν έχει σημασία.

Δεν είναι ακόμη γνωστό τι ακριβώς προκαλεί τη μεταθανάτια γονιδιακή έκφραση. Πράγματι, μετά το θάνατο, το οξυγόνο και τα θρεπτικά συστατικά παύουν να ρέουν στα κύτταρα. Μια νέα μελέτη από τους Noble και Pozhitkov, Διακεκριμένα μοτίβα ακολουθίας στο ενεργό μεταθανάτιο μεταγράφημα, μπορεί να ρίξει φως σε αυτό το ερώτημα.

Χρησιμοποιώντας πρωτότυπα δεδομένα από ψάρια και ποντίκια, ο Noble διαπίστωσε ότι το mRNA που ήταν ενεργό μετά τον θάνατο ήταν διαφορετικό από άλλα mRNA στα κύτταρα. Περίπου το 99% των μεταγραφών RNA στα κύτταρα καταστρέφονται γρήγορα μετά το θάνατο του οργανισμού. Το υπόλοιπο 1% περιέχει ορισμένες αλληλουχίες νουκλεοτιδίων που συνδέονται με μόρια που ρυθμίζουν το mRNA μετά τη μεταγραφή. Αυτό πιθανώς υποστηρίζει τη μεταθανάτια γονιδιακή δραστηριότητα.

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι αυτός ο μηχανισμός είναι μέρος της κυτταρικής απόκρισης όταν το σώμα μπορεί να ανακάμψει από σοβαρό τραυματισμό. Είναι πιθανό τα κύτταρα που βρίσκονται σε κατάσταση θανάτου να προσπαθούν να «ανοίξουν όλες τις βαλβίδες» ώστε να εκφραστούν ορισμένα γονίδια. Για παράδειγμα, γονίδια που ανταποκρίνονται στη φλεγμονή.

Γιατί είναι σημαντικό

Η κατανόηση των μηχανισμών πίσω από τη μεταθανάτια γονιδιακή δραστηριότητα θα επηρεάσει τις μεταμοσχεύσεις οργάνων, τη γενετική έρευνα και την εγκληματολογία. Για παράδειγμα, ο Pedro Ferreira και οι συνεργάτες του κατάφεραν να προσδιορίσουν με ακρίβεια τον χρόνο θανάτου ενός οργανισμού, βασιζόμενοι μόνο στις μεταθανάτιες αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση. Αυτό μπορεί να είναι χρήσιμο κατά τη διερεύνηση δολοφονιών.

Ωστόσο, σε αυτό το πείραμα, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι οι ιστοί που μελετήθηκαν ανήκαν σε δότες χωρίς παθολογίες και ήταν αποθηκευμένοι σε ιδανικές συνθήκες. Στην πραγματική ζωή, πολλοί παράγοντες μπορούν να επηρεάσουν τη μεταγραφή του RNA, από ασθένειες στο σώμα έως τη θερμοκρασία περιβάλλοντος και τον χρόνο που έχει περάσει πριν από τη δειγματοληψία. Μέχρι στιγμής, αυτή η μέθοδος έρευνας δεν είναι έτοιμη για χρήση σε νομικές διαδικασίες.

Οι Noble και Pozhitkov πιστεύουν ότι αυτές οι ανακαλύψεις θα είναι χρήσιμες και στις μεταμοσχεύσεις οργάνων.

Τα όργανα των δωρητών βρίσκονται έξω από το σώμα για κάποιο χρονικό διάστημα. Ίσως το RNA σε αυτά αρχίζει να στέλνει τα ίδια σήματα όπως στην περίπτωση του θανάτου. Σύμφωνα με τον Pozhitkov, αυτό μπορεί να επηρεάσει την υγεία των ασθενών που έχουν λάβει ένα νέο όργανο. Έχουν αυξημένη συχνότητα καρκίνου σε σύγκριση με τον γενικό πληθυσμό. Ίσως το θέμα δεν είναι στα φάρμακα που καταστέλλουν το ανοσοποιητικό σύστημα που πρέπει να πάρουν, αλλά στις μεταθανάτιες διαδικασίες στο μεταμοσχευμένο όργανο. Δεν υπάρχουν ακόμη ακριβή στοιχεία, αλλά οι ερευνητές εξετάζουν το ενδεχόμενο αποθήκευσης οργάνων για μεταμόσχευση όχι στο κρύο, αλλά με τεχνητή υποστήριξη ζωής.