1

T I I N A V I N D E C R I I , D E Z V L U I T N O I P E R S P EC T I V E A S U PR A S E M N A L I Z R I I R E D OX

GARY L. SAMUELSON, DOCTOR N FIZIC

2

Dr. Samuelson a gsit o cale de a simplifica un subiect complex i dificil, fcndu-l accesibil cititorului neiniiat. Rar se ntmpl ca un om de tiin s poat transmite ideile att de clar, pstrnd n acelai timp exactitatea celor relatate. Dr. Samuelson este unul din cei nzestrai cu acest talent; el explic procesele naturale de vindecare ale organismului la nivel molecular ntr-un mod care pstreaz precizia tiinific, n acelai timp explicnd termenii tehnici i conceptele de baz ntr-un limbaj clar, uor de neles de ctre orice cititor interesat. Cititorul va vedea mult mai clar tiina vindecrii i va nelege temeinic conceptele de baz despre modul de funcionare al proceselor de vindecare n organism. Chase N. Peterson, doctor n medicin Fost decan al Universitii Utah Fost prodecan al Universitii Harvard

3

CUPRINS

INTRODUCERE............................................................................................................................................................. 5 CONCEPTE DE BAZ................................................................................................................................................. 6 Prezentare general cum funcioneaz celulele sntoase..................................................... 6 Protagonitii din celule organigram................................................................................................ 8 Cum colaboreaz protagonitii mesagerii...................................................................................... 18 ECHILIBRUL CHIMIC I VINDECAREA............................................................................................................ 20 Echilibrul chimic cum i menine echilibrul organismul nostru......................................... 20 Reglarea redox n procesul de vindecare o tiin nou.......................................................... 22 Vindecarea constant pstreaz corpul sntos............................................................................. 26 Vindecarea la scar larg extensia vindecrii celulare............................................................. 27 ROLUL SISTEMULUI IMUNITAR N VINDECARE....................................................................................... 29 Factori care ne amenin sntatea...................................................................................................... 29 Protagonitii sistemului imunitar.......................................................................................................... 30 Cum colaboreaz protagonitii sistemului imunitar..................................................................... 31 Armele sistemului imunitar cum pstreaz organismul treburile sub control............. 34 Sumar: rspunsul sistemului imunitar la ameninri................................................................... 35 NOI PERSPECTIVE CADRUL N CARE SE DESFOAR PROCESELE NATURALE DE VINDECARE A ORGANISMULUI.......................................................................................................................... 36 Detecia i localizarea zonei afectate semnalizarea redox...................................................... 36 Rspunsul celular la distrugeri............................................................................................................... 37 Curarea mizeriei................................................................................................................................... 37 Regenerarea esuturilor pierdute......................................................................................................... 38 Oxidanii joac un rol central ca mesageri........................................................................................ 38 APLICAII TERAPEUTICE PRACTICE ALE NOILOR PERSPECTIVE I TEHNOLOGII............. 39 O nou platform pentru dezvoltarea terapeutic........................................................................ 39

4

Natura fundamental a semnalizrii redox...................................................................................... 39 Zone n care impactul acestor noi tehnologii va fi maxim......................................................... 40 De ce ar trebui s lum n calcul aceste opiuni.............................................................................. 43 Sugestii despre cum s trecem la treab............................................................................................ 44

CUVNT NAINTE Dintotdeauna m-au fascinat procesele vieii. Cum crete un fir de iarb, ce-i determin forma i funciile? Dac este tiat, cum de tie el s creasc napoi? n copilrie am fost uneori acuzat c eram ciudat - i totui mintea mea curioas m-a ndreptat spre studiul tiinei. Aceast dragoste a rmas alturi de mine i la maturitate. Curnd mi-am dat seama c misterul vieii este una din cele mai fundamentale probleme care ne provoac. Dup obinerea doctoratului n fizic atomic, m-am angajat pe un drum care avea s m fac s aflu rspunsurile la unele din aceste ntrebri i s neleg mai bine procesele asociate vieii, abordndu-le la cel mai fundamental nivel atomic. Scopul acestei cri este de a ajuta cititorul s exploreze i s neleag aceast nou-aprut tiin a vindecrii, de o manier clar, concis i direct, care ncadreaz principiile fundamentale ale funcionrii interne a corpului: explicarea modului n care componentele de nivel microscopic ale organismului contribuie la bunstarea sa precum i la vindecarea sa atunci cnd este cazul. Subiectul va fi abordat plecnd n primul rnd de la principii, chestiunile tiinifice vor fi explicate ct mai clar mi va sta n putin. Aceast carte mai prezint de asemenea i o ramur n curs de dezvoltare a tiinei de ultim or, aflat n legtur cu rolul semnalizrii redox n procesul de vindecare. Sperana mea este c voi face posibil pentru cititor s urmreasc i s neleag unele din procesele fundamentale i totui incredibile care ne permit s trim, ca mai apoi acesta s fie motivat s aplice aceste cunotine nou-dobndite pentru a duce o via de zi cu zi mai sntoas.

5

INTRODUCERE Imaginai-v ce s-ar ntmpla dac organismul nostru i-ar pierde dintr-o dat capacitatea sa de a se auto-vindeca. n doar cteva ore, am mbtrni civa ani, esuturile s-ar degrada, infeciile ar prelua controlul iar organismul ar muri ct de curnd. n latin, cuvntul sanitas (sntate) vine de la sanatio, care nseamn vindecare. Corpul se vindec pe sine n mod constant. Aceast abilitate a sa, de a se auto-vindeca, este unul din cele mai fundamentale i eseniale principii ale vieii. nc de la concepie, corpul nostru este prevzut din plin cu aceste puteri. Ca s nelegem mai bine cum se ntmpl aceste lucruri, trebuie s ncepem prin a privi la cele mai mici componente ale vieii, elementele din interiorul celulelor vii care ne alctuiesc organismul. Celulele umane sunt, n general, foarte mici. Pentru o celul, micile riduri din palma Dvs. reprezint imense canioane prpstioase, ntinse pe kilometri ntregi. Un singur fir de pr de pe mn ar reprezenta o coloan imens de proteine, nlndu-se aa de sus nct nu i se vede captul. i totui, chiar i la aceast scar minuscul, celula este foarte mare comparat cu micro-mainriile care asigur procesele necesare vieii din interiorul su. Dac am putea ptrunde ntr-o celul, cu o camer suficient de mic nct s surprind o singur spiral de ADN, am vedea o metropol aglomerat cu mii de personaje diferite plutind n ap srat, plin de activitate, extinzndu-se sute de metri n toate direciile; proteine fabricate i mpachetate, sisteme de livrare pe microtuburi purtnd aceste proteine spre destinaiile unde sunt necesare, receptori care primesc i transmit mesaje n i din celul, precum i organismul central, ca o fabric, locul unde au loc procesele cele mai complexe. n centru s-ar afla nucleul, coninnd ADN, trimind instruciunile necesare pentru a fabrica i a transporta toate aceste micro-mainrii i toi aceti mesageri. n toat aceast activitate fervent se ascunde misterul vieii celulare umane. n ultima vreme, cunotinele noastre despre aceste procese se dubleaz la mai puin de fiecare cinci ani. De fapt, ntreaga ramur a tiinei prezentat n aceast carte a fost, n majoritate, dezvoltat n ultimii 5-10 ani, fiind rezultatul obinut de literalmente mii de oameni care i-au dedicat vieile construirii acestui tip de cunotine. Modul n care nelegem aceste procese se schimb i evolueaz n mod constant. Spre exemplu, accepiunea noastr despre rolul oxidanilor i antioxidanilor s-a nvrtit n cerc n ultimii cinci ani. Oxidanii (produi n mod natural n celule) erau considerai un nefericit reziduu toxic al metabolismului nostru, iar antioxidanii (tot cei produi n celule) au fost vzui ca eroii creai cu scopul de a cura oxidanii cei ri, salvndu-ne de aciunea lor toxic. Cu toate acestea, n prezent, nelegem c situaia e mai complex. Am ajuns s vedem c oxidanii nii joac un rol crucial de mesageri n meninerea echilibrului chimic dinuntrul i dinafara celulelor noastre i c adevrul e... c nu putem tri fr ei. Imaginea se limpezete treptat, pe msura trecerii timpului. Pe msur ce oamenii de tiin plaseaz la locul lor piesele de pe margine, ntregul puzzle ncepe s capete form. Vom examina n aceast carte unele din aceste piese i modul n care ele se mbin; totui, scopul principal al publicaiei este s oferim o imagine de ansamblu asupra ntregului puzzle, s crem un cadru care s ne ajute s nelegem cum se formeaz imaginea complet, precum i cum putem folosi aceste cunotine pentru a beneficia de un viitor mai bun i mai sntos pentru toat lumea.

6

Primele 4 capitole ale crii v vor prezenta principiile biologiei celulei i funciile sale de baz; aceast parte v va fi de ajutor pentru a v familiariza cu modul n care funcioneaz celulele noastre la scar microscopic. Unele dintre aceste concepte, inclusiv capitolul despre sistemul imunitar, se vor dovedi deosebit de utile la perceperea corect a imaginii de ansamblu. Cu toate acestea, cheia ntregului material se afl n ultimele 2 capitole, unde se prezint noi perspective asupra proceselor de vindecare naturale din corpul nostru. Aceste ultime capitole trebuiesc citite cu atenie, pentru a nelege uriaele beneficii pe care le pot oferi tehnologiile de ultim or. CONCEPTE DE BAZ

Prezentare general cum funcioneaz celulele sntoase Toate procesele necesare vieii au loc nuntrul celulelor noastre. Celula se poate defini n cel mai simplu mod ca fiind un mic scule umplut cu ap srat i compui chimici organici. Sacul n sine este format dintr-o membran bi-lipidic (o foi subire care are dou straturi impermeabile la interior i exterior, iar ntre ele un strat de grsime). Toate materiile prime de care celula are nevoie pentru funcionare trebuiesc trecute prin aceast membran, i de asemenea, reziduurile rmase n urma proceselor trebuiesc evacuate tot prin membran spre exterior. Celula i produce propriile pori, denumite receptori i co-receptori, care sunt ncorporai n membrana celular pentru a transmite materia n ambele sensuri i pentru a recepta i trimite mesaje chimice. Tot ceea ce afeceaz celula trebuie fie s treac prin aceste pori, fie s poat difuza prin membran.

7

n mijlocul fiecrei celule se afl un sac mai mic, dublu (format din dou membrane bi-lipidice), care conine nucleul i moleculele de ADN. Moleculele de ADN conin instruciuni codate despre cum i cnd s fie construite proteinele folosite de ctre celule. O poli-molecul de ADN este format din dou lanuri moleculare, mpletite ntr-o spiral dubl. ntre lanuri se afl patru tipuri distincte de molecule numite nucleotide (notate A, T, C i G) care sunt aranjate ntr-o secven fix, precum treptele unei scri. Un grup de trei astfel de trepte se numete codon (A-T-G, de exemplu). Secvena exact a acestor codoni n cadrul spiralei determin ordinea specific n care aminoacizii sunt legai unul de altul (formnd lanuri polipeptidice), pentru a forma proteine, de mii i mii de tipuri diferite. Majoritatea structurii interne i mecanismelor de funcionare ale celulei sunt alctuite din proteinele formate pe baza acestor instruciuni. O excepie notabil de la aceast regul o constituie formarea unei componente a celulei denumit mitocondrie. Mitocondriile conin propriul lor ADN (ADN mitocondrial), structurat n lanuri circulare, i se reproduc prin diviziune n interiorul celulei, n mod similar bacteriilor, dar sub controlul i reglementarea mesagerilor chimici din nucleu. Principala sarcin a mitocondriilor este de a produce combustibilul (denumit ATP) care energizeaz micro-mecanismele din interiorul celulei, care la rndul lor efectueaz procesele necesare vieii. ntr-o celul uzual pot s existe de la 10 pn la 5000 de mitocondrii, ocupnd pn la 50% din volumul celulei.

Teoretic, secvena de instruciuni ADN (genele) din interiorul oricrei celule a corpului este identic cu secvenele ADN (genele) din orice alt celul (cu excepia celulelor reproductive). Recent, cercettorii au reuit s cloneze animale prin amplasarea ADN-ului dintr-o singur celul epitelial n interiorul unui ovul gol. Ovulul ncepe s se divid i s formeze un organism complet. Pachetul ADN din interiorul fiecrei celule conine toate instruciunile necesare pentru a forma un animal din specia respectiv complet, de la zero. Se impune de la sine ntrebarea: dac ADN-ul tuturor celulelor este identic, cum de exist attea varieti diferite de celule i esuturi, celule cerebrale, celule epiteliale, osoase, hepatice etc? Rspunsul la aceast ntrebare vine prin nelegerea modului de aciune a celulelor celulele nu lucreaz singure, n mod individual, ci sunt grupate n esuturi. Genele activate n fiecare celul individual depind n bun msur de de mesagerii care circul ntre aceasta i cele vecine, fiind specifice locului ocupat de celula respectiv n organism. Dup o vreme, mesajele chimice transmise de la celulele nconjurtoare activeaz genele care determin comportamentul tuturor celulelor care formeaz, mpreun, esuturi similare. Deci, n

8

mod efectiv, funcia celulelor este determinat de mediul n care ele triesc. Din acest punct de vedere celulele devin ceea ce mnnc. Abilitatea unei celule de a-i schimba forma i funciile sub influena mesagerilor primii din mprejurimi se numete difereniere celular. O celul i capt identitatea (cerebral, muscular, hepatic etc) funcie de mesagerii pe care i gsete n jurul ei i/sau i genereaz n interiorul su. Un triumf recent al tiinei a fost descoperirea celulelor stem. Aceste celule pot lua forma i funciile oricrei celule cu care vin n contact (sunt celule nedifereniate). Dac vrei, spre exemplu, s produci noi celule cerebrale, tot ce trebuie s faci este s plasezi celule stem n creier. Curnd acestea se vor transforma n noi celule cerebrale care se potrivesc perfect n mediul lor nconjurtor, fiind programate s devin noi celule cerebrale de ctre celulele nvecinate. n mod similar, dac sunt plasate n ficat, inim etc, celulele stem devin similare cu cele care le nconjoar. Un alt fapt interesant este c, n interiorul corpului nostru, celulele se pot modifica genetic funcie de aportul de nutrieni primit. Ceea ce mncai poate, literalmente, s schimbe forma i funcionalitatea celulelor Dvs. S-au efectuat experimente pe oareci gemeni identici, avnd exact acelai ADN, care au primit diete diferite. Unuia dintre gemeni a devenit slab i avea blan maronie, cellalt era considerabil mai gras, cu blan bej deschis. Singura diferen ntre cei doi oareci a fost ceea ce au mncat. Pentru ca o celul s fie sntoas, are nevoie de nutrieni adecvai i de oxigen. i ia aceste lucruri din fluidele care o nconjoar. Nutrienii i oxigenul sunt n mod normal furnizate de ctre snge. Unora li se poate prea surprinztor faptul c unele celule pot supravieui bine-mersi n afara corpului, dac li se asigur oxigen i destui nutrieni. Exist culturi de esut uman n laboratoare, care nc sunt vii, chiar dac provin de la persoane care au decedat acum 50 de ani. Dac primete destul materie prim, celula i poate fabrica propriul combustibil i propriile micro-organisme care s-l foloseasc pentru a o menine n via. Pornind de la doar cteva tipuri de aminoacizi, ea poate crea proteine complexe, se poate multiplica i i poate pstra forma timp nelimitat, sau pn cnd este deteriorat de o cauz extern. Oxigenul este esenial pentru funcionarea sntoas a celulelor. Asta se poate experimenta inndu-v respiraia mai mult de un minut: corpul Dvs. ip dup mai mult oxigen (mai puin dioxid de carbon). E simplu: dac avem celule sntoase, suntem sntoi. Pentru a ne menine sntatea, trebuie s nvm cum s-i dm corpului substanele nutritive de care au nevoie celulele noastre. Cnd celulele sunt deteriorate, din orice motiv, trebuie s-i dm corpului materia prim necesar pentru a se auto-vindeca, nlocuind celulele deteriorate cu altele noi, sntoase. Teoretic e uor, practic e mult mai dificil. Protagonitii din celule organigram Am spus anterior c n interiorul celulelor exist mainrii microscopice care menin viaa. Aceste minuscule elemente fie plutesc n soluia de ap cu sare care umple celula, fie sunt ataate de una din structurile celulei, cum ar fi membranele bi-lipidice sau eafodajul proteic care pstreaz integritatea celulei. Mai exist i structuri relativ mari care sunt construite direct n interiorul

9

celulei, unde se desfoar toat activitatea. Haidei s prezentm civa protagoniti din celule, descoperind ce face fiecare din ei pentru a ne menine n via. Vom ncepe de la cei mai familiari i vom ajunge pn la unii din eroii necunoscui. CONSILIUL DIRECTOR: ADN Setul de instruciuni necesar pentru a fabrica si regla tot ce tine de celula. ADN-ul este compus din zeci de mii de gene. Fiecare gen, cnd este activat (citit, transcris sau exprimat) transmite informaii specifice pentru construirea unei anumite proteine sau molecule. Multe gene conin i adresa unde proteinele trebuiesc trimise n cadrul celulei. Unele mai conin i instruciuni de mpturire care determin modul n care proteina va fi pliat n faza de fabricare. Factorii de transcriere Proteine speciale care marcheaz genele care vor fi activate (transcrise) din cadrul ADN-ului. Factorii de transcriere lucreaz mn n mn cu ADN-ul. Se ataeaz de acele gene din ADN care vor fi transcrise (activate) i determin astfel structura i funcionalitatea celulelor. Cititorii specializai ai ADN-ului (denumii polimeraze ARN) au anse mult mai mari s transcrie (s citeasc i s copieze) instruciunile codate ntr-o gen atunci cnd la ea este ataat un factor de transcriere.

Remodelatorii de cromatine determin forma globurilor de cromatin care dau forma de spiral ADN-ului. Remodelatorii de cromatine determin care gene din irul ADN vor fi eliberate i desfurate din forma spiral n vederea transcrierii (activrii) lor. Ei efectueaz o funcie asemntoare cu factorii de transcriere, ajutnd la identificarea genelor ce urmeaz a fi activate. O gen din irul ADN trebuie desfurat de un astfel de remodelator de cromatin i expus polimerazei ARN nainte de a putea fi citit (transcris).

10

PERSONALUL EXECUTIV: Trebuie acordat o meniune special acelor molecule care ajut membrii consiliului director s-i fac treaba. Aceste mainrii complexe efectueaz sarcinile care ajut la transcrierea ADN. Polimeraza ARN (RNAP) citete i copiaz (transcrie) instruciunile ADN-ului pe panglicile ARN-ului mesager (mRNA) care le vor duce spre zonele de fabricaie ale celulei. Molecula de helicaz secioneaz ADN-ul i anuleaz efortul de torsiune (fora de rsucire) la care e supus spirala ADN, astfel ca polimeraza ARN s-i fac treaba cu succes, citind genele. Dup ce a fost citit de polimeraza ARN, ADN-ul este rsucit din nou i lipit la loc. MESAGERII EXECUTIVI: mRNA ARN-ul mesager conine o copie a instruciunilor ADN care sunt citite i copiate (transcrise) cnd o gen ADN este citit de ctre polimeraza ARN. Aceast panglic de ARN mesager cltorete apoi afar din nucleu, ctre zonele din celul unde se fabric proteinele, acolo unde se afl ribozomii (mainrii de fcut proteine, prezentate n seciunea urmtoare). Acolo, instruciunile mRNA sunt transcrise (decodate i interpretate) de ctre aceste maini de fabricaie. n principiu, ARN mesager dicteaz modul n care o anume protein va fi recompus i fabricat. UZINA DE FABRICAIE: Adevrata munc de construcie a proteinelor cerute de ctre genele din ADN, fabricarea componentelor i resurselor celulei este efectuat de ctre ribozomi.

Ribozomii sunt lucrtorii principali n uzina unde se construiesc toate structurile celulei. Cele dou pri majore (jumti, dac vrei) ale ribozomilor sunt iniial cuplate mpreun cu ARN-ul mesager venit din ADN-ul nuclear. Din momentul cnd cele dou jumti sunt cuplate, ele sunt gata s construiasc molecule de proteine. Ele primesc ARN-ul mesager transcris din genele ADN, folosind apoi instruciunile codate n mRNA ca un model pentru construcia proteinelor ce vor fi folosite de ctre

11

celul. ARN-ul mesager intr printr-un capt al ribozomului, iar pe la cellalt capt ies proteinele proaspt construite. n cadrul ribozomilor, proteinele sunt alctuite treptat, aminoacid cu aminoacid, dup instruciunile din mRNA i alte elemente ajuttoare innd de ARN-ul provenit de la ADN-ul nuclear.

Muli din aceti ribozomi sunt ataai de principala uzin de fabricaie a celulei, reticulul endoplasmic, o membran relativ mare i pliat care este ataat la rndul ei de dubla membran care nconjoar nucleul. ARN-ul mesager trimis din nucleu erpuiete prin pori ai membranei nucleare i i face drum spre ribozomi. Ribozomii ataai de acest reticul endoplasmic citesc (translateaz) ARN-ul mesager i apoi evacueaz proteinele fabricate direct n interiorul reticulului, unde sunt pliate mai departe i primesc forma final a proteinei maturate, ca produs finit.

12

Multe din aceste proteine sunt apoi ambalate n bule (vacuole formate din buci ale membranei reticulului endoplasmic) i sunt trimise spre locurile unde sunt necesare, n interiorul sau n exteriorul celulei. Acest proces se aseamn cu trierea corespondenei ntr-o companie de mari dimensiuni. Anumite secvene de informaie ataate de proteine, referitoare la adrese, sunt citite i apoi decupate. Proteina este apoi aezat ntr-un microcontainer care este decupat din membran, astfel nct formeaz o bul, apoi este trimis la drum (printr-un microtub care ajunge pn la destinaia stabilit). O mic molecul denumit kinezin se plimb de-a lungul acestor microtuburi trgnd dup ea un pachet de bule, pn cnd ajunge la destinaia corect. Apoi pachetul este deschis iar proteinele eliberate. Unele pachete sunt direcionate ctre aparatul Golgi, tot n form de membran cu pliuri, care funcioneaz ca un depozit central, primind pachete, procesndu-le, sortndu-le i apoi trimindu-le ctre noi destinaii. Proteinele i moleculele sintetizate i livrate prin intermediul acestui sistem susin toat structura i funciile celulei. Numele unora din molecule ne este familiar, de exemplu adrenalina, testosteronul, estrogenul, insulina, colesterolul, dopamina, trigliceridele, ATP etc. Alte nume s-ar putea s nu ne fie att de familiare, cum ar fi colagenul care ne ine esuturile legate, sau sute de alte proteine i molecule care formeaz oasele, muchii, prul i esuturile conjunctive de care corpul nostru are nevoie. Multe din aceste proteine i molecule nc nici nu au vreun nume, fiind clasificate doar dup numere. Exist chiar i molecule, fabricate n interiorul celulelor sau al altor surse, care provoac diverse efecte asupra organismului, cum ar fi cofeina de exemplu. Vom meniona n continuare cteva din ele, cu cte o scurt descriere a aciunilor lor. nainte de a ne lsa luai de val, haidei s ne uitm puin la modul n care celula se alimenteaz i cum i regleaz toat aceast activitate frenetic din interiorul su. RAFINRIILE DE COMBUSTIBIL: Aproape toate mecanismele din interiorul celulei sunt adaptate s foloseasc un singur tip de combustibil ATP, care furnizeaz 95% din energia necesar pentru a menine celulele (i deci ntregul organism) n stare de funcionare. Combustibilul celular, ATP (adenozin-trifosfat), conine trei molecule puternice de fosfat la un capt. Acestea sunt legate prin arderea zaharurilor simple, mpreun cu oxigenul din snge, ntr-un proces numit metabolismul zaharurilor. ATP-ul n sine este format prin aportul unei enzime complexe denumit ATP-sintetaz (imaginea indic exemplificativ anumite grupe funcionale de aminoacizi).

13

n cea mai mare parte, ATP-sintetaza este ncorporat n pereii uzinei energetice a celulei, mitocondria. Aici se fabric majoritatea cantitii de ATP necesare. Mitocondriile n sine sunt interesante, au propriul lor ADN circular (mtDNA ADN mitocondrial), i se comport asemenea bacteriilor se reproduc prin diviziune i i fabric o parte din propriile proteine, dar rmn n permanen sub controlul nucleului; se aseamn cu o turm de animale domesticite. Fiecare celul conine ntre 10 i 5000 de mitocondrii, ocupnd de multe ori pn la 50% din volumul interior total al celulei. n consecin, mitocondriile consum i partea leului din oxigenul celular, n schimbul ATP-ului pe care-l produc. Importana ATP-ului nu poate fi supraestimat; de fiecare dat cnd v micai muchii sau cnd v trece un gnd prin minte, ori de cte ori transpirai sau salivai sau v uitai la ceva, organismul Dvs. consum miliarde i miliarde de molecule de ATP pentru a procura energia necesar procesului. Reaciile chimice care alimenteaz celulele sunt extrem de rapide la nivel molecular. Majoritatea reaciilor complexe se desfoar n mai puin de o milionime de secund. PERSONALUL DE LA BENZINRII: Exact ca i pedala de acceleraie a mainii Dvs., majoritatea micro-mainriilor moleculare au i ele comenzi de gaz, denumite kinaze, care controleaz rata de vitez cu care ATP-ul este consumat i, n consecin, viteza la care mecanismele respective funcioneaz. ATP-ul este scump de produs, deci, n consecin, este conservat cu grij i folosit pentru a alimenta cu prioritate procesele cele mai importante ale celulei. De asemenea, consumul este raionalizat astfel c nicio parte a celulei nu primete mai mult dect partea cuvenit, ATP-ul fiind trimis mai nti n locurile care au cea mai mare nevoie de el. Urmeaz cteva exemple de astfel de regulatori proteici, care determin ct ATP este folosit i unde. Elementele-cheie pentru aceti regulatori sunt determinate de o varietate mare de molecule din vecintate, precum i de prezena oxidanilor i reductorilor care vor fi prezentai n urmtoarele capitole. Piruvat-kinaza surprinztor, unele astfel de molecule, cum ar fi piruvatul, chiar arat ca nite clapete de acceleraie n miniatur, care, cnd sunt activate, deschid fizic un pasaj prin care ATP-ul poate trece mai departe.

14

cAMP i cGMP sunt doar cteva din sutele de chei de activare care descuie clapetele de acceleraie (kinazele) micro-mainriilor de la nivel molecular, astfel nct acestea s poat accepta combustibilul (ATP) de care au nevoie ca s funcioneze. Aceti mesageri sunt deseori eliberai la comanda unor semnale care vin din exteriorul celulei i, de regul, controleaz aportul de zaharuri i controlul musculaturii netede care afecteaz dilatarea vaselor sanguine. cGMP spre exemplu, ajut la intensificarea fluxului sanguin i este unul din ingredientele active ale popularului medicament Viagra.

Ck2a-Kinaza cu IP3 n centru unele pori, n special dintre cele care las s treac diveri ioni metalici utilizai la controlul musculaturii i la semnalizarea rapid, sunt controlai de molecule de mici dimensiuni, cum ar fi IP3, care in clapeta deschis sau nchis. MESAGERII SEMNALIZATORI: Examinarea acestor chei moleculare simple care controleaz funcionarea kinazelor ne ofer o prim idee despre o clas foarte important de molecule i proteine care acioneaz ca nite mesageri trimii pentru a se asigura c anumite procese se ntmpl iar altele nu. Dup cum v putei nchipui, aceti semnalizatori joac un rol foarte important n funcionarea celulelor. Ei trimit semnale ntre aparatele celulei, determinnd modul n care acestea opereaz i modul n care rspund schimbrilor mediului nconjurtor fie schimbri uzuale, fie drastice, cum ar fi deteriorri, lipsa oxigenului, modificri de temperatur, primirea unui semnal nervos etc. Pe lng aceasta, ei pot fi trimii i la distane mai mari, pentru a transmite semnale ntre celule i esuturi sau, pot juca i rol de mesageri globali, eliberai n snge sau limf i care afecteaz funcionarea ntregului organism, cum ar fi de exemplu adrenalina. Gsii civa dintre acetia prezentai n

15

continuare; oricum, ns, restul acestei cri se axeaz pe prezentarea noii ramuri a tiinei care explic, parial, modul n care aceti mesageri fac ceea ce fac, precum i procesele care i pstreaz sub control i n echilibru atunci cnd organismul este sntos. Mesageri redox speciile de oxigen reactiv (ROS) i speciile reduse (RS) Cele mai mici i fundamentale molecule de semnalizare din corp sunt simplele, dar extrem de importantele molecule reactive formate din combinaiile atomilor (Na, Cl, H, O, N) care se gsesc de-a gata n soluia salin care umple interiorul celulelor (citosol). Toate elementele menionate pn acum plutesc n aceast baie salin i pot fi nconjurate de un amestec echilibrat al acestor molecule reactive. Vom arta aici doar cteva dintre aceste molecule reactive, n total sunt mai mult de 20.

Ioni metalici ncrcai Micarea acestor ioni produce curentul electric care poart semnalele electrice de-a lungul nervilor i muchilor. De asemenea, ei joac rolul de semnalizatori n sute de alte procese vitale. Trei exemple ar fi ionii de calciu (Ca2+), de potasiu (K+) i sodiu (Na+). Citokinele Mesagerii care activeaz i regleaz sistemul imunitar, controleaz procesele inflamatorii, micarea celulelor sanguine albe i moartea natural a celulelor.

16

Mesagerii endocrini Mesagerii care regleaz funciile digestive, metabolice i funcionarea diverselor organe interne.

Hormonii Mesagerii care determin creterea esuturilor i funcia reproductiv.

Factorii de transcriere Mesagerii care solicit, de la ADN-ul din interiorul nucleului, creterea sau reducerea, dup caz, a diverselor tipuri de proteine.

17

ENZIMELE ECHIPAJUL CARE DEMONTEAZ, CUR I RECICLEAZ: n celule exist enzime care se ocup de serviciul de salubritate. Ele accelereaz eliminarea deeurilor produse de celul, demontnd moleculele care nu sunt necesare (sau care au fost produse n exces) n componente mai mici, folositoare. Fr aceste enzime am muri rapid din cauza acumulrii excesive de molecule potenial duntoare n interiorul celulelor. Totodat, aceste enzime protejeaz celulele descompunnd toxinele care provin din mediul exterior. n sensul real al cuvintelor, aceste enzime sunt mult mai importante dect un simplu serviciu de salubritate; ele formeaz o parte indispensabil a sistemului care menine echilibrul chimic necesar pentru a susine toate procesele eseniale care au loc n celule. Acolo, n interior, moleculele (mari i mici) sunt ntr-un continuu proces de construcie din buci mai mici, i, n paralel, descompunere din nou n elementele constitutive. Antioxidanii Echipajele de salubritate plasate strategic n celule, ca un serviciu de paz i protecie, pentru a descompune i elimina oxidanii care, altfel, s-ar acumula pn cnd ar provoca daune.

Proteazele echipajul care descompune proteinele de mari dimensiuni, folosite ca enzime digestive pentru a descompune hrana, iar la nivel celular, pentru descompunerea proteinelor care nu sunt necesare sau sunt deja deteriorate parial.

18

Ali membri ai echipajului Unii dintre acetia probabil c v sunt familiari, nu mai enumerm i funcionarea fiecruia dintre ei.

Cum colaboreaz protagonitii Mesagerii Pn acum am prezentat, n organigrama noastr prescurtat, o mic parte a actorilor care activeaz la scara celular, spre a crea o vag idee despre cum arat i ce se ntmpl la acel nivel. Exist mii de ali protagoniti (pe care, spre bucuria voastr, nu i-am menionat) care joac roluri importante nuntrul i n afara celulelor, iar lista crete zi de zi, dup cum tiina nregistreaz noi descoperiri. Povestea cu adevrat interesant, ns, nu este despre cum arat ei sau fiele posturilor lor, ci despre cum interacioneaz unii cu alii i cum determin cnd i unde s acioneze. Aa cum am mai spus, micro-mainriile de la nivel celular sunt controlate, n majoritate, de diveri mesageri cu rol de semnalizare, care transmit informaii fie n cadrul unei celule

19

(comunicare intracelular), precum i ntre celule diferite (comunicare intercelular). Reamintim i c nsi identitatea i comportamentul celulelor depinde de cantitile i tipurile de mesageri care lucreaz n imediata lor vecintate. Mesagerii intracelulari plutesc n soluia salin (citosol) care umple interiorul celulelor. n principiu exist dou tipuri de mesageri intercelulari: (1) cei controlai de ADN i construii, modificai i transportai de enzime - i (2) o reea recent descoperit de mesageri, care in de un domeniu numit semnalizare i reglare redox, formai din molecule mici, dar foarte reactive (ROS i RS), provenite din REDucerea i Oxidarea (=> redox) soluiei saline care nconjoar toate aceste micro-mainrii. Cei de tipul al doilea schimb comportamentul organismelor intra-celulare prin modificarea echilibrului chimic al acestei soluii saline unde se afl respectivele organisme. De vreme ce aceti semnalizatori redox sunt implicai n mod complet n procesele de vindecare, ei vor face obiectul investigaiilor urmtoare din aceast carte. Mesagerii inter-celulari circul ntre diferite celule. Ca s funcioneze, ei trebuie s poat prsi o anume celul i ptrunde ntr-alta din apropiere. Membranele externe ale celulelor au prevzute anumite locauri denumite receptori sau co-receptori, unde aceti mesageri au posibilitatea de a se cupla cu respectiva celul. Fiecare tip de molecul-mesager are un loca (receptor) individual care-i permite s transmit respectivei celule un anumit semnal. Adeseori, receptorul nsui, n momentul cnd i se ataeaz un mesager, provoac lansarea unor ali mesageri intra-celulari, spre a putea transmite informaia mai departe, n interiorul celulei. Majoritatea celulelor sunt alipite una de alta prin intermediul unei reele de molecule adezive, care permit transmiterea mai uoar a mesajelor ntre celulele nvecinate.

Mesagerii redox sunt capabili s modifice echilibrul chimic al receptorilor, ceea ce fie exacerbeaz fie inhib abilitatea lor de a transmite mai departe mesajele spre interiorul celulei. Uneori, simpla prezen a acestor mesageri redox va declana transmiterea spontan de informaie de ctre un receptor spre destinatarii interni.

20

ECHILIBRUL CHIMIC I VINDECAREA

Echilibrul chimic cum i menine echilibrul organismul nostru Odat ce un mesager i-a transmis informaiile, un mesager nu mai triete mult vreme ca s mai trimit i alte mesaje. Celulele fabric enzime (proteaze, echipaje de dezmembrri) care demonteaz mesagerii i le recicleaz componentele (aminoacizii). Ca urmare, de exemplu, excesul de adrenalin resimit uneori dureaz doar atta timp ct le ia proteazelor s descompun adrenalina n exces din snge; dup care, echilibrul normal este restaurat. n corpul nostru, expresia a ucide mesagerul capt un neles aparte. Acest proces de continu producie i, n paralel, eliminare de molecule nu se aplic doar mesagerilor. Echilibrul chimic este meninut cu atenie pentru sute de mii de tipuri de molecule, ori de cte ori buna funcionare i stabilitatea unei celule depinde de egalitatea dintre ratele de producie i de descompunere a moleculelor. Aceast stare poart numele de echilibru homeostatic. Secretul bunei funcionri a aproape tuturor proceselor biologice este modul n care corpul reuete s pstreze acest echilibru.

21

Cnd echilibrul homeostatic din interiorul oricrei celule este deranjat, avem de-a face fie cu un exces, fie cu un deficit de anumite tipuri de molecule. Acest dezechilibru n cretere provoac un rspuns din partea celulei. Dac este vorba de un deficit, celula poate rspunde crescnd producia de molecule de tipul respectiv. Dac problema este un exces, se va comanda creterea produciei enzimelor care descompun molecula respectiv, ajutnd astfel la eliminarea excesului. Aciunile ntreprinse de celul pot fi i mai complexe trimiterea de mesageri care s ajute la corectarea unei posibile probleme, sau chiar s provoace lanuri mai elaborate de procese care s o ajute s se adapteze mai bine la condiii adverse. Dac aciunile sunt ncununate de succes, se restabilete echilibrul normal i totul este bine. Un exemplu pentru aceste procese de reglare este nivelul de glucoz din snge. Dac acest nivel crete, celulele beta pancreatice rspund prin creterea produciei de insulin. Acest mesager accelereaz metabolismul zahrului n corp, provocnd arderea unei pri a glucozei, restul fiind depozitat sub form de grsime. Pe msur ce nivelul de glucoz din snge scade, rata produciei de insulin scade de asemenea. Nivelul ridicat al insulinei din snge declaneaz producia de enzime care o descompun. Pe msur ce aceste enzime consum insulina descompunnd-o, nivelul de insulin din snge va reveni i el la normal. Este interesant de notat c, dac n snge ajunge prea mult glucoz dintr-o dat (ca urmare a consumului exagerat de hidrocarburi i glucide uor digerabile, cum ar fi pinea alb sau dulciurile cu zahr), celulele beta pancreatice sunt stresate s lucreze excesiv i sfresc prin a produce prea mult insulin. De vreme ce acest exces de insulin nu poate fi eliminat instantaneu, deseori se proceseaz o cantitate prea mare de glucoz din snge, nivelul acesteia scznd mult sub normal. Aceast deficien declaneaz producia de mesageri care semnalizeaz foamea. Dac se continu cu acest ciclu, se poate ajunge la obezitate i totodat la distrugerea celulelor beta pancreatice care produc insulin, provocnd diabetul de tip II. Corpul nu este construit s proceseze un nivel excesiv de glucoz n snge dintr-o dat. Cheia sntii este s ne asigurm c toate celulele au materia prim necesar pentru a menine un echilibru chimic sntos n cadrul mecanismelor care le menin n via. Starea de sntate a celulelor se reflect la nivelul ntregului organism. Sntatea organismului, deci, depinde de abilitatea de a menine un echilibru chimic sntos. Desigur, nu este posibil s meninem o stare de sntate perfect n permanen. Pn la urm, unele din celulele corpului nostru vor fi distruse de rni, infecii, vrst, expunere la soare, radiaii, frig, cldur, toxine externe i pn i suprasolicitare fizic. De fapt, celulele corpului nostru sunt permanent expuse deteriorrii, sub o form sau alta; ca urmare, organismul i-a dezvoltat propriile metode de a se auto-vindeca, restabilind i pstrnd echilibrul general.

22

Reglarea redox n procesul de vindecare o tiin nou

Noi cercetri tiinifice din ultimii cinci ani au stabilit cu dovezi solide c echilibrul chimic al micilor molecule de semnalizare redox este esential pentru procesele de vindecare i pentru reglarea funcionrii sistemului imunitar. Aceste mici molecule particip i la acelai proces de stabilire a echilibrului homeostatic prin care se stabilesc proporiile corecte ale amestecului de proteine din celule (dup cum am mai discutat). Mesagerii redox sunt produi n mod continuu, n special de ctre mitocondriile din interiorul celulelor, i n paralel eliminai n acelai ritm de o serie de enzime protectoare (denumite generic antioxidani) care sunt plasate strategic att n interiorul ct i n exteriorul celulelor. Haidei s examinm mai ndeaproape aceti mesageri redox. Sunt alctuii prin rearanjri simple ale atomilor din moleculele de H2O, NaCl si N2 i sunt meninui laolalt cu concursul unor molecule complexe speciale din interiorul celulelor. Molecule de semnalizare redox sunt, de exemplu, H2O2, HO2, HOCl i NO. Cam jumtate din moleculele redox pot fi ncadrai n categoria oxidani, iar cealalt jumtate, ca s fim coreci, pot fi considerai reductori termen care trebuie neles ca opusul (n sens chimic) oxidanilor.

23

Puine s-au scris despre reductori n literatura despre sntate, de fapt aceast carte este printre primele din domeniul acesta care folosete termenul n aceast form. Conceptul ns le este foarte familiar chimitilor i fizicienilor. Legile fundamentale ale conservrii sarcinii electrice, masei i energiei dicteaz c de fiecare dat cnd dintr-o soluie neutr se formeaz un oxidant, trebuie ca n paralel s se formeze undeva i un reductor sau o combinaie de reductori care s contrabalanseze efectul. Abilitatea moleculelor rezultante de a oxida sau reduce alte molecule din mediul lor nconjurtor se numete potenial redox, un element cheie al tuturor reaciilor chimice din natur. Denumirea redox n sine provine de la capacitatea acestor molecule de a REDuce i/sau Oxida alte molecule dimprejurul lor. Reducerea i oxidarea sunt denumiri din terminologia chimiei, care se refer la potenialul pe care-l au moleculele de a dona sau accepta electroni ctre sau din partea altor molecule din vecintate. Dup cum am menionat, toate reaciile chimice care au loc n celul depind de acest potenial redox pentru a le face posibile. Mesagerii redox au capacitatea de a schimba potenialul redox al mediului lor nconjurtor, modificnd astfel reaciile chimice care au loc. Att reductorii ct i oxidanii puternici pot fi duntori i chiar distructivi pentru celul, dac li se permite s acioneze singuri, de capul lor. Oxidanii, n mod deosebit, i-au creat deja un renume negativ; numeroi oxidani sunt radicali liberi care au electroni liberi, ne-cuplai, reacionnd cu aproape orice vin n contact i distrugnd rapid mici lanuri moleculare. Oxidanii distrug ADN-ul, guresc membranele celulare, distrug proteine importante etc. Reductorii sunt de asemenea un factor de risc; ei lanseaz electroni n direcia moleculelor, cu energia comparativ a unor minuscule tunuri, provocnd astfel distrugeri. Ca s clarificm, reductorii nu sunt antioxidani. Reductorii sunt pur i simplu opusul chimic al oxidanilor (relaie similar cu cea dintre acizi i baze). Antioxidanii, pe de alt parte, sunt o clas de molecule organice mult mai mari, produse prin codificare genetic i care acioneaz ca nite catalizatori, fiind capabili s faciliteze procesele chimice inverse necesare pentru a desface, n cele din urm, i de a neutraliza att oxidanii ct i reductorii. Funcionarea ciclurilor de anti-oxidare necesit att oxidani ct i reductori ca s funcioneze corect. Haidei s ne concentrm puin i asupra antioxidanilor. De-a lungul istoriei antioxidanii au fost considerai eroii celulelor petru c ei descompun oxidanii i reductorii cei duntori, atrgndu-i i apoi neutralizndu-i, lsnd n urm doar molecule comune, inofensive. n cadrul unui ciclu de anti-oxidare (care conine, printre altele, i procese complexe cu multe etape), oxidanii i reductorii sunt ntr-adevr neutralizai, ns antioxidantul n sine rmne nemodificat, gata s repete aciunile cu urmtorul set de oxidani i reductori. Din acest punct de vedere, antioxidantul este un catalizator care accelereaz neutralizarea oxidanilor cu reductorii, el nsui rmnnd neafectat. V putei imagina antioxidanii ca pe o cutie neagr: oxidani i reductori potenial periculoi intr n cutie, iar pe partea cealalt ies molecule inofensive de ap srat. n mod ironic, oxidanii (considerai, de-a lungul istoriei, ca fiind rufctorii) sunt vzui acum ca juctori-cheie n funcionarea sntoas a celulelor. Am aflat recent c nu am putea tri nici fr oxidani, nici fr reductori. Ca s fim sinceri, aceste mici molecule reactive joac un rol absolut esenial de mesageri n celulele i esuturile noastre. Cel mai critic aspect al echilibrului sntos de mesageri redox este c oxidanii i reductorii trebuiesc produi i eliminai n proporii

24

perfect echilibrate i n mod egal. Atta timp ct exist aceleai cantiti de oxidani i de reductori n interiorul i exteriorul celulelor, antioxidanii i pot neutraliza n ritmul n care sunt creai. Dup cum s-a mai discutat anterior, antioxidanii au nevoie de cantiti egale de oxidani i reductori ca s funcioneze n mod corect.

n cazul glutationului (antioxidant produs din abunden n celulele noastre), gura larg de admisie a moleculelor mari de antioxidant atrage un reductor i un oxidant n zona activ din mijloc. Acolo, oxidantul i reductorul sunt combinate, neutralizndu-se reciproc. Rezult molecule inofensive apoi antioxidantul este liber s nceap de la nceput. Dac exist suficieni reductori i oxidani n vecintate, o molecul de antioxidant poate n mod normal s neutralizeze zeci de milioane de molecule de oxidani pe secund, conform testelor de laborator.

Antioxidanii sunt anume fabricai, trimii i poziionai n zonele celulei (cum ar fi nucleul) care sunt vulnerabile la deteriorri oxidative. Pe msur ce cantiti egale de oxidani i reductori se apropie de aceste zone protejate, antioxidanii care stau de paz i atrag i i neutralizeaz. Astfel, antioxidanii sunt capabili s pstreze aceste molecule potenial periculoase la distan de zonele protejate i s le foloseasc n scopuri utile. n consecin, sistemul imunitar folosete mari cantiti de astfel de antioxidani, mpreun cu enzime puternice, ca arm preferat mpotriva bacteriilor i

25

virusurilor duntoare. Invadatorii externi nu au nicio ans mpotriva acestor arme puternice. Dup ce invadatorii au fost descompui i distrui de ctre enzime i oxidani, antioxidanii din jurul lor, mpreun cu alte enzime, cur resturile care sunt toxice i prezint riscuri. Cheia pentru a nelege modul n care aceste procese redox ajut corpul s se vindece este s lum n considerare transformrile prin care trece o celul cnd este deteriorat sau are probleme dintr-un motiv sau altul. Sunt mii de tipuri diferite de proteine i molecule situate peste tot n interiorul su. Cnd ceva nu funcioneaz corect, cum detecteaz celula problemele? Rspunsul se bazeaz pe principiul c, atunci cnd echilibrul homeostatic (normal n celulele sntoase) este deteriorat, undeva n celul exist fie un exces fie un deficit de molecule de anumite tipuri. Este foarte probabil c acest dezechilibru crescnd va face, la un moment dat, ca metabolismul glucidelor s fie mai puin eficient. n aceast situaie, producia de mesageri redox a mitocondriilor devine dezechilibrat mai muli oxidani dect reductori, sau vice versa. Altfel spus, problema se va manifesta ca o acumulare fie de oxidani, fie de reductori. Aceast stare se numete stres oxidativ i este un fenomen real, observat (la microscop) n aproape toate celulele cu probleme (fie la plante, fie la animale).

Un dezechilibru ntre mesagerii redox, manifestndu-se de obicei sub forma stresului oxidativ, transmite un semnal clar c undeva a aprut o problem i celula funcioneaz anormal. Oxidanii n exces nu mai sunt contrabalansai de reductori, i, ca atare, nu mai pot fi neutralizai eficient de ctre antioxidani. Drept urmare, excesul de oxidani sfrete prin a provoca deteriorri puternice ale altor pri ale celulei. Acest semnal clar de ajutor face ADN-ul s comande echipajul de depanare i se trimit mesageri (citokine) ca s alerteze sistemul imunitar. Dac acest dezechilibru (starea de stres oxidativ) nu este corectat de ctre echipajul de depanare, oxidanii continu s se acumuleze. Apoi, dup aproximativ dou ore, celula deteriorat ncepe o secven de sinucidere programat (apoptoz) n urma creia celula se va dezmembra singur. Acesta nu e un

26

lucru ru; n mod normal, permite celulelor sntoase din vecintate s se divid pentru a umple spaiul gol. La scar microscopic, acesta este, n esen, procesul de vindecare. Starea de stres oxidativ ntr-o celul deteriorat cauzeaz de asemenea trimiterea de mesageri, de ctre ADN, spre celulele nvecinate, informnd despre situaie. Mesagerii redox pot fi folosii i n rol de astfel de mesageri intercelulari. Atunci cnd celula deteriorat nu se poate autodistruge, celulele sntoase din vecintatea sa vor transmite mesageri ctre sistemul imunitar, solicitnd atacarea celulelor deteriorate. Sistemul este folosit n mod curent pentru a detecta i distruge practic toate celulele deteriorate sau disfuncionale ale organismului. inei minte, ajunge ca o singur celul disfuncional s rmn nedetectat, dintre trilioanele care sunt detectate i distruse cu succes, ca s porneasc o cretere anormal. Vindecarea constant pstreaz corpul sntos Viaa este n general foarte rezistent. Chiar n faa unei tirade permanente de atacuri susinute, este n stare s se vindece nc o dat, cu fiecare ocazie cnd este lovit. Acest lucru este adevrat ndeosebi n ce privete celulele din interiorul corpului nostru. Micro-mainriile care susin viaa n interiorul celulelor se defecteaz n mod constant. Sunt construite s fie de unic folosin i sunt nlocuite cu uurin, atta timp ct ADN-ul este n stare s codifice instruciunile necesare construciei lor. Cu toate acestea, atunci cnd ADN-ul nsui se deterioreaz, el trebuie reparat nainte de a fi replicat n starea deteriorat, prin diviziunea celulei. Poate prea surprinztor pentru unii, dar ADN-ul se deterioreaz de milioane de ori pe secund nuntrul fiecrei celule a corpului nostru. Moleculele care repar ADN-ul au tot timpul de lucru n interiorul celulei. Ele se deplaseaz n permanen de-a lungul moleculelor de ADN, cutnd zonele deteriorate. Odat descoperite, distrugerile pot fi aproape ntotdeauna reparate. Ca o msur de siguran pentru supravieuire, codarea ADN-ului este scris n mai multe locuri; informaia e redundant. Moleculele care se ocup de reparaii folosesc aceast codare redundant ca model pentru a repara ADN-ul distrus. Cnd deteriorrile afecteaz zone importante ale ADN-ului, care nu mai pot fi reparate, celula nu mai poate fabrica moleculele de care are nevoie pentru a-i pstra echilibrul. Rezult stresul oxidativ, ntreaga celul disfuncional fiind detectat i distrus. Aa cum am mai artat, celulele individuale sunt tot de unic folosin i pot fi uor nlocuite. Procesul de nlocuire constant a micro-componentelor celulare este de o importan capital pentru a ne pstra sntatea la nivel celular. Dac ne gndim mai atent, este esenial i pentru meninerea sntii la scar mai mare. Celulele sunt grupate n esuturi, esuturile formeaz vase de snge, organe, oase i muchi etc. Faptul c suntem sntoi se datoreaz efortului cumulat al acestor trilioane de celule. Orice problem de sntate se poate atribui unui grup oarecare de celule care, undeva, au fost deteriorate sau nu mai funcioneaz corespunztor. Eforturile de reparare la nivel celular sunt eseniale pentru sntatea noastr. Fr aceste eforturi, nu am supravieui mai mult de cteva ore.

27

Vindecarea la scar larg o extensie a vindecrii celulare n mod normal, nelegem conceptul de vindecare prin prisma experienelor zilnice ale momentelor cnd corpul nostru suport deteriorri pe care le putem vedea i simi. Cnd ne tiem la un deget de exemplu, rana strpunge mai multe straturi de esuturi, secionnd vase sanguine i deteriornd milioane de celule de diferite feluri. n ran ptrund, probabil, bacterii i virui. Este nevoie de reparaii pe scar larg. Haidei s examinm aceste reparaii n lumina a ceea ce am nvat despre procesele de regenerare celular.

Chiar dac s-au deteriorat milioane de celule, rspunsul celular este similar. Fiecare din celulele afectate rspunde prin creterea produciei de oxidani, aa cum am mai menionat. Starea de stres oxidativ este rspndit la milioane de celule i produce un semnal redox uria - cantitatea de semnalizatori redox din zon crete exploziv i semnalizeaz puternic problema. Celulele musculare netede din pereii vaselor sanguine primesc semnalul de a se contracta, tind alimentarea cu snge a zonei afectate. Deoarece oxidanii distrug bacteriile i viruii, mesagerii redox constituie totodat i prima linie de aprare mpotriva acestora. Tot mesagerii redox provoac i eliberarea de citokine inflamatorii, care determin inflamarea i nroirea, de la fluxul sanguin crescut, a esuturilor nconjurtoare. Mesagerii redox determin i intrarea n aciune a sistemului imunitar. Cnd celulele acestui sistem (leucocite celulele sanguine albe), deplasndu-se prin interiorul vaselor, ajung ntr-o zon cu o concentraie mare de mesageri redox i citokine inflamatoare, vor primi semnalul pentru a ncepe un proces care le permite s ptrund prin pereii vasului, ajungnd direct n zona afectat unde pot distruge bacteriile i cur celulele distruse i toxinele rmase. Aceste celule ale sistemului imunitar urmeaz indicaiile mesagerilor redox pn n cele mai afectate zone, deseori sacrificndu-se n lupt (puroiul este format n majoritate din celule sanguine albe, moarte). La efort pot participa i alte tipuri de celule ale sistemului imunitar, dup cum vom explica ulterior. Cnd toate celulele deteriorate sau moarte au fost remediate, respectiv curate, nivelul mesagerilor redox (al oxidanilor) revine la starea sa de echilibru i citokinele inflamatorii sunt curate i ele. n aceast situaie, celulele normale, sntoase, pot detecta spaiul liber rmas n locul fostelor celule. Acest lucru se ntmpl deoarece ele nu mai primesc obinuitul trafic de semnalizri din partea vecinilor.

28

Aceste celule ncep s trimit firicele lungi i subiri, denumite fibroizi, pentru a descoperi celulele de pe partea cealalt a tieturii i a restabili comunicaiile. Este un proces interesant de urmrit la microscop. Minusculele fibre se rspndesc pornind de pe ambele margini ale tieturii i se mic pn cnd ntlnesc fibrele de acelai tip de pe partea opus. Cnd aceti fibroizi se gsesc, se conecteaz i se contract pentru a fora nchiderea tieturii. Celulele sntoase de pe fiecare margine se divid ntre ele pentru a nlocui celulelel lips. Acest proces ia sfrit cnd celulele de pe fiecare parte s-au divizat suficient, ajungnd s se ntlneasc la mijloc, toate celulele detectndu-i grupul uzual de vecini. Uneori chiar i o parte din masa fibroizilor rmne, formnd cicatricile. Vasele sanguine trebuiesc i ele regenerate n decursul procesului de vindecare, aceast regenerare fiind un alt capitol al acestui proces, (denumit angiogenez), care are nevoie de semnalizatori redox. Celulele private de oxigen vor intra de asemenea n stres oxidativ. esuturile nou-formate nu au nc propria alimentare cu snge, acest fapt atrgnd dup sine lipsa oxigenului. Dezechilibrul oxidativ rezultat provoac transmiterea de mesageri, inclusiv redox, pentru a stimula refacerea vaselor sanguine. Cnd un vas din apropiere primete aceste mesaje, i dezvolt o nou ramur, genernd un nou vas care erpuiete pe calea indicat de sus-numiii mesageri. Pe drum, va trece de celulele cu deficit de oxigen i, n cele din urm, se va ntlni cu venele, nchiznd circuitul sanguin. Atunci, celulele din zon i satisfac nevoia de oxigen i revin n starea lor de echilibru. Este interesant de notat c vasele sanguine se regenereaz n acelai mod n care o fac toate esuturile urmnd acelai simplu principiu de baz: diviziunea i replicarea celular este declanat atunci cnd o celul detecteaz c vecinii ei lipsesc (detecia se face prin lipsa traficului de informaii ntre celule). Apoi, celulele se divid pentru a-i nlocui vecinii lips. Aa cum am vzut, echilibrul semnalizatorilor redox joac un rol important n acest proces. Un echilibru corect exacerbeaz procesele normale de semnalizare dintre celulele de acelai tip, accelernd detecia spaiilor goale i, deci, grbind regenerarea. Vasele sanguine sunt tuburi formate din diverse straturi de esut epitelial, muscular neted, endotelial etc. Dac un vas de snge este tiat, toate celulele de pe marginea tieturii vor ncepe s se divid, refcnd tubul pn cnd gsete un alt vas cu care s se conecteze. Acest gen de cretere tubular este de asemenea sub influena mesagerilor redox, generai de celulele lipsite de oxigen, dupa cum s-a mai menionat. Stratul de la interiorul vaselor sanguine (format din celule endoteliale) este deosebit de sensibil la semnalizarea redox. De fapt, acest strat subire transform semnalul redox (un exces de oxidani) ntr-un semnal electric care se deplaseaz rapid de-a lungul vaselor, formnd un fel de reea nervoas secundar care poate identifica rapid problemele celulelor din vecintate. Acest strat de celule endoteliale din vasele sanguine formeaz, pe de alt parte, o barier selectiv care las s treac substanele nutritive, oxigenul i celulele sistemului imunitar din snge spre esuturile nvecinate. Aceast reea de vase sanguine poate amplifica semnalele redox transmise ntre esuturi astfel, att celulele din jur ct i reeaua vascular colaboreaz pentru a vindeca esuturile, atunci cnd s-au detectat probleme sau deteriorri.

29

ROLUL SISTEMULUI IMUNITAR N VINDECARE

Factori care ne amenin sntatea Cele mai frecvent ntlnite cauze ale sntii precare i ale deceselor sunt de natur infecioas. Toxinele din mediul nconjurtor, precum i toxinele create de microorganisme contribuie i ele n mare msur la deteriorarea strii de sntate. Desigur, n anumite situaii rnirile, traumatismele, arsurile, lipsa oxigenului sau a nutrienilor de baz pot fi de asemenea factori importani. Dac ai avut de-a face cu oricare din aceste situaii, ai vzut cum acioneaz sistemul imunitar n timp ce organismul se vindec. La nivel celular, bacteriile i viruii atac i, n cele din urm, distrug celulele. Toxinele, arsurile i traumatismele, prin nsi natura lor, deterioreaz celulele sau le afecteaz buna funcionare. De fapt, orice deteriorare a strii de sntate poate fi, n cele din urm, legat de celule distruse sau nefuncionale. Exist o cauz a problemelor de sntate mai puin evident, ns la fel de letal. Am mai artat c ADN-ul care construiete, regleaz i controleaz micro-mainriile din celulele noastre este permanent deteriorat i reparat. De-a lungul timpului exist o ans crescnd s apar deteriorri ale ADN-ului care, cumva, s nu poat fi reparate. Ca s evite sistemele de detecie, aa cum s-a menionat, modificrile echilibrului chimic din celule trebuie s rmn sub pragul sensibilitii acelor sisteme. Celula devine doar mai puin eficient. Pe msur ce aceste celule de calitate inferioar se divid, auto-copiindu-se, modificrile ADN-ului precum i ineficiena corespunztoare sunt propagate mai departe. Multe teorii de mare popularitate susin c aceasta ar fi cauza mbtrnirii. Mai ru este c aceast ineficien poate cauza un uor stres oxidativ, genernd un exces de oxidani care provoac deteriorri n lan, accelernd procesul de mbtrnire. Cele mai grave cazuri sunt cele n care mitocondriile sunt afectate permanent, fiind forate s-i opreasc activitatea. De vreme ce mitocondriile sunt elementul central n producia de mesageri redox (aprtorii sntii celulelor), odat oprite, reeaua de semnalizare redox nu mai este activ i celula nu mai poate detecta cu precizie problemele. Aceste celule nefiind capabile s-i detecteze i s-i repare stricciunile, nici mcar prin auto-distrugere, ele devin nemuritoare, deteriorndu-se mai departe n timp, din ce n ce mai tare, n mod necontrolat. Acest lucru poate provoca o stare pre-canceroas numit displazie, observabil la microscop printr-o distribuie dereglat i neuniform a celulelor. Atunci cnd unele celule se deterioreaz pn la punctul n care nu mai pot primi mesaje normale de la vecini, pot aprea tumorile. Fr identitatea pe care i-o confer apartenena la grupul de vecini, celula poate ncepe s se divid n mod neregulat. n cazuri extreme, diviziunea poate s nu cunoasc limite, tumora devenind malign deci canceroas. E un aspect important deoarece tipul celulei canceroase depinde de tipul celulei de la care a nceput problema, precum i de tipul deteriorrilor suferite. Ca atare, exist literalmente milioane de tipuri posibile de celule canceroase, fiecare necesitnd metode proprii de tratament. Din acest motiv nu exist un tratament universal pentru cancer, dar exist ci eficiente de a micora ansele sale de apariie, de exemplu minimiznd deteriorrile ADN-ului.

30

Protagonitii sistemului imunitar n mod deloc surprinztor, este clar c, pentru a nelege modul n care sistemul imunitar elimin ameninrile la adresa sntii noastre, trebuie s ne concentrm pe procesele de la nivel celular. n definitiv, protagonitii sistemului imunitar sunt diversele celule, care sunt proiectate s activeze n direcia eliminrii ameninrilor la adresa celulelor sntoase. Ele provin, n majoritate, din mduva osoas din partea superioar a picioarelor i a bazinului. O observaie interesant este c majoritatea celulelor sistemului imunitar se nasc nedifereniat, n aceeai stare (celule stem), dezvoltndu-se ulterior pentru a se transforma n diverse tipuri de celule imune, funcie de locul pe care ajung s-l ocupe n sistemul limfatic. Exist multiple tipuri de celule imune, majoritatea putnd fi ncadrate n dou categorii: celule ajuttoare i celule ucigae. Celulele ajuttoare identific factorii de ameninare, folosind tehnici de amprentare i etichetare la nivel celular.

Toate celulele i toi viruii au pe suprafaa exterioar grupuri de proteine care pot juca rolul unor amprente la nivel molecular. Receptorii de recunoatere a pattern-urilor (PRR) coninui de celulele imunitare ajuttoare le permit acestora s identifice i s marcheze anumite obiecte potenial periculoase. Cu toate acestea, exist mult prea multe tipuri de bacterii i virusuri rele pentru a pstra cte un catalog cu ele n fiecare celul ajuttoare. n plus, bacteriile i viruii sufer deseori mutaii, schimbndu-i aceste pattern-uri dup care pot fi identificate. Ca atare, celulele ajuttoare trebuie s fie n stare s se adapteze n mod dinamic, pentru a putea cataloga i marca toi invadatorii cu care se confrunt. Anumite celule ajuttoare, denumite celule de memorie, rein pattern-urile care au provocat n trecut rspunsul sistemului imunitar. Pe msur ce noile celule imune se maturizeaz, ele trec prin antrenamente susinute. n cadrul acestor procese de antrenare (la nivelul timusului), dac o celul ajuttoare identific greit fie i o singur celul bun, ea va fi distrus. Aceast tehnic de antrenare previne considerarea propriilor noastre celule sntoase ca o ameninare, de ctre celulele ajuttoare. Celulele T nsoesc, n general, celulele ucigae, ajutndu-le s identifice ameninrile i celulele disfuncionale la locul problemei.

31

Celulele B au o funcie uor diferit. Ele fabric etichete de anticorpi pentru invadatorii care au fost deja identificai. Aceste etichete plutesc prin snge i esuturi, atandu-se de diverse celule considerate amenintoare. Cnd celulele B identific o ameninare, construiesc n interiorul lor aceste etichete, multiplicndu-se apoi rapid, crend milioane de copii cu tot cu eticheta respectiv. Dac procedeul are succes, anticorpii fabricai eticheteaz toi invadatorii, fcndu-i s fie identificai fr probleme de ctre celulele ucigae. Celulele dendritice sunt ceva mai misterioase; se pare c rolul lor este de a identifica invadatorii din primul val al atacurilor, oferind asisten restului celulelor ajuttoare pentru a rspndi mai repede informaiile la nivelul nasului i al plmnilor, locuri unde inamicii ajung de obicei prima dat. Celulele ucigae conin oxidani i enzime puternice proiectate s descompun i s digere factorii de ameninare.

Celulele ucigae sunt demolatorii nspimnttori din organism. Cnd gsesc un obiect marcat de ctre celulele ajuttoare, fie se vor nfura n jurul corpului respectiv, digerndu-l cu un amestec special de oxidani i enzime, fie se vor ataa pe el (dac este prea mare) i l vor perfora cu soluia letal sus-menionat. Au un apetit feroce i de multe ori diger pn la moarte n focul btliei. De vreme ce folosesc oxidani pentru a-i ucide prada, oxidanii rmai n urma procesului vor servi ca mesageri redox pentru a solicita citokine inflamatorii i/sau mai multe celule ucigae ca ntriri. n cele ce urmeaz, vom examina mai n detaliu procesele de semnalizare care activeaz i regleaz rspunsul sistemului imunitar. Cum colaboreaz protagonitii sistemului imunitar

Haidei s ne imaginm c am putea vedea, cu o camer minuscul, ce se ntmpl la nivel celular ntr-o infecie bacterian, ca i cum ne-am uita la un documentar. Ne putem imagina c am descoperit nite bacterii e-coli, artnd ca nite crnciori scuri i groi, care tocmai au traversat o zgrietur din straturile exterioare ale pielii. Trei bacterii au ajuns, s presupunem, pe o celul a unui strat endotelial, cald i umed, i de aici ncepe saga. Acest mediu le este favorabil bacteriilor;

32

observm cum ele ncep s se divid i s creasc, precum mici verigi din crnciori nmugurind i rspndindu-se prin celul. Bacteriile nu sunt netede, suprafeele lor se onduleaz din cauza activitii interne i din ele ncep s creasc mici excrescene, ca nite rdcini, penetrnd membrana exterioar a celulei. Suprafaa rugoas a celulei endoteliale ncepe s se surpe pe msur ce enzimele bacteriei ncep s-o digere pentru a se alimenta i pentru a obine materii prime de construcie. Celula ncepe s fie din ce n ce mai afectat. n interiorul celulei, activitile de zi cu zi au fost ntrerupte de intruziune. Tot mai multe bacterii distrug multe din micro-mainriile de sub suprafaa celulei, de care celula avea nevoie pentru a supravieui; acest lucru provoac o dereglare n echilibrul de proteine i zaharuri, afectnd metabolismul celulei. Oxidanii ncep s se acumuleze. Acest stres oxidativ este primul semnal despre ceva neobinuit care se ntmpl, pe care l primete nucleul. Acesta rspunde programnd enzime care s digere zonele distruse, antioxidani care s protejeze de deteriorri oxidative, echipaje de reparaie care s remedieze pagubele, micro-mainrii care s le nlocuiasc pe cele distruse i aa mai departe. Eforturile sunt n van, bacteriile se divid prea repede. n curnd, nivelul oxidanilor a crescut n mod dramatic, indicnd c btlia e pe cale de a fi pierdut. Celula endotelial trece n modul de urgen. ncep s fie produse citokine inflamatorii (ca de exemplu NF-kappaB), pentru a semnala celulelor nvecinate c e pericol de invazie. Celulele nvecinate rspund ncepnd s se inflameze i trimind napoi citokine cu rol de mesageri. Acum bacteriile s-au rspndit i la unele din celulele nvecinate, unde se ntmpl aceleai lucruri, totui ntr-un ritm mai lent deoarece oxidanii i celelalte contramsuri luate fac mai dificil preluarea controlului de ctre aceste bacterii. Cu toate acestea, acum bacteriile s-au multiplicat i sunt de ordinul sutelor, doar cteva din ele au murit. Citokinele inflamatorii activate de ctre mesagerii redox au ajuns ntre timp n cteva din vasele sanguine capilare care alimenteaz celulele din zon. Vasele sanguine rspund dilatndu-se i aducnd mai mult snge n regiune. n interiorul vaselor sanguine, celulele imune (leucocitele) se plimb de-a lungul peretelui interior. Trecnd pe lng locul infeciei, ntlnesc citokinele i mesagerii redox emii de la locul problemei de ctre celulele aflate n pericol. Leucocitele rspund imediat, ncepnd s se schimbe drastic. Se lipesc pe interiorul vaselor sanguine i se aplatizeaz, citoscheletele lor fiind programate s se dizolve. ntre celulele care cptuesc vasele sanguine apar spaii libere (solicitate de ctre mesagerii redox), care permit celulelor imune, acum n stare mai lichid s ias din interiorul vaselor. Acum, leucocitele ntr-o stare lipicios-lichid se trsc prin jungla celulelor pielii, conduse de citokinele-mesageri emise de ctre celule. La ntlnirea cu orice obiect, leucocitele verific permanent anumite pattern-uri ale proteinelor de pe suprafaa sa exterioar (cu ajutorul unui micro-aparat denumit complex major de histocompatibilitate) pentru a vedea dac este prieten sau duman. Astfel, leucocitele trec de la o celul la alta atta timp ct ntlnesc doar prieteni. Cnd au ntlnit o bacterie ns, devine clar imediat c nu mai au de-a face cu prieteni. Cum n zon se afl deja o mare concentraie de oxidani (mesageri redox) i alte citokine, devine clar c aici se afl inamicul. Celula uciga nghite bacteria i, n funcie de intensitatea anumitor mesageri din zon, i pune n aciune principala arm, un amestec letal de oxidani i alte molecule puternic reactive.

33

Membrana bacteriei cedeaz imediat, este descompus rapid. Enzimele digestive ale echipajului de curenie al bacteriei termin rapid treaba, descompunnd i reciclnd proteinele care intrau pn acum n componena bacteriei. Ali antioxidani care stau de paz se asigur c acest amestec letal de oxidani nu va deteriora leucocitele. Anumite fragmente ale bacteriei distruse, purtnd semnele de identificare, sunt eliberate dup etichetare. Acestea vor fi folosite de celulele ajuttoare care vor veni mai trziu, pentru a identifica i cataloga dumanul. Pe msur ce aceste deeuri sunt eliberate, oxidanii rmai se altur mesagerilor redox care semnalizeaz c are loc o btlie. Acest semnal intensific apelurile dup ajutor, ajutnd astfel la aducerea n prima linie a mai multor celule imune. Pn acum am analizat puin aciunile non-specifice ale unor elemente native ale sistemului imunitar, dar povestea este departe de sfrit. Fragmentele bacteriilor distruse care sunt remise spre identificare ulterioar declaneaz rspunsul adaptiv, specific. Celulele B folosesc aceste fragmente pentru a construi linii de asamblare la comand a anticorpilor personalizai ce vor fi eliberai n organism. Aceti anticorpi sunt realizai astfel nct vor adera numai i numai la bacteriile invadatoare, fcnd mult mai uoar identificarea acestora pe viitor. Celulele T vor folosi i ele aceste materiale pentru a asista celulele ucigae. Celulele T le nsoesc pe acestea din urm, trimind mesaje de confirmare i intensificare a atacului atunci cnd este detectat o nou invazie. Att celulele T ct i celulele B, pe msur ce sunt activate, se vor multiplica mpreun cu setul de informaii necesar identificrii acestui duman. Ct de curnd, o ntreag armat de celule imune este la dispoziie, gata s atace bacteriile imediat ce sunt detectate, oriunde s-ar gsi ele n organism. Cnd toate bacteriile strine au fost neutralizate, mesagerii care au solicitat aciunea sistemului imunitar ncep treptat s dispar. Mesagerii redox i citokinele care au fost generate de celulele distruse, sunt neutralizate; producia activ de mesageri nceteaz. Celulele imune care au supravieuit btliei, nemaifiind acum necesare, vor disprea de la sine. Cteva celule B cu funcii de memorie vor rmne, pentru a documenta identitatea invadatorilor n arhive, gata de a servi la o nou identificare n cazul unei alte infecii n viitor. Celulele din zonele afectate vor ncepe s se divid, umplnd spaiile goale - i astfel totul revine la rutina operaiunilor normale. Unele celule imune, cum ar fi celulele ucigae naturale sau granulocitele pot, de asemenea, s detecteze i s distrug celule ale propriului organism care au fost deteriorate prea grav pentru a putea fi reparate, sau care gzduiesc un virus periculos. i n acest caz, semnalizarea redox care indic n general probleme la nivelul celulelor joac un rol major n determinarea i coordonarea acestor atacuri autoimune. Ocazional, sistemul imunitar se mai ntmpl s greeasc, identificnd o proprie celul sntoas ca i int. Alteori, se poate ntmpla ca orice corp strin (polenul, spre exemplu) s fie considerat n mod eronat ca o ameninare. Acest lucru nu este de dorit, deoarece atacul sistemului imunitar asupra corpurilor strine, dar inofensive, provoac tumefieri, stri inflamatorii i disconfort. n cazuri extreme, un atac eronat masiv al celulelor ucigae poate chiar s provoace distrugeri serioase de esuturi. Mai ru este c markerii de identificare ai celulelor sau obiectelor respective vor fi adugai la lista inamicilor, deci ori de cte ori obiectele respective revin n

34

preajm, vor fi atacate n mod eronat de ctre sistemul imunitar. Dup cum probabil ai ghicit, astfel se explic alergiile, cum ar fi cea la polen dar unele probleme cauzate de atacuri autoimune pot fi mult mai dureroase, cum ar fi artritele, lupusul sau colita ulcerativa. Am vzut c n cadrul sistemului imunitar, celulele ajuttoare i cele ucigae lucreaz mpreun cam n aceeai msur n care o fac orice alte celule ale organismului. Aciunile lor n orice moment dat, sunt determinate de ctre mesagerii semnalizatori pe care-i gsesc n mediul lor nconjurtor. Interesant la celulele imune este c ele au la dispoziie nite unelte i arme extraordinare cu care s-i fac treaba. Armele sistemului imunitar

Cum pstreaz organismul treburile sub control Sistemul imunitar se poate luda cu unele dintre cele mai puternice arme care exist la nivel celular. Complexele moleculare NADH pot arunca n lupt mari cantiti de antioxidani (cu radicali liberi), foarte eficieni n distrugerea tuturor tipurilor de organisme. Din acest motiv, mecanismele declanatoare ale acestor arme sunt pzite cu atenie. Unul din motivele pentru care avem nevoie de celulele ajuttoare T ca s declaneze aciunile acestor arme, este acela c un atac aleator al unor celule ucigae scpate de sub control, asupra celulelor nevinovate, ar putea provoca daune serioase. Cellalt mecanism de aprare al organismului mpotriva unui eventual abuz de putere de foc, este reprezentat de capabilitile de aprare ale antioxidanilor i ale altor enzime protectoare. Chiar n cazul n care aceste arme emit o mare cantitate de substane puternic reactive, ele pot fi neutralizate de antioxidanii care au sarcina de a sta de paz n jurul celulelor sntoase, atta timp ct acetia au la dispoziie o cantitate suficient de reductori care s-i armeze. Putem spune c reductorii constituie muniia de care antioxidanii au nevoie pentru a neutraliza oxidanii. Dup cum v amintii, mitocondriile care exist n fiecare celul produc, n mod normal, un amestec corect echilibrat de oxidani i reductori. Celulele sntoase pot controla fr probleme distribuia acestor substane potenial periculoase, deoarece antioxidanii sunt pregtii s le neutralizeze n caz de nevoie. n cazul celulelor sntoase, antioxidanii au la dispoziie o rezerv suficient de reductori necesari pentru a ine oxidanii sub control. Tot secretul sntii din punct de vedere celular st n abilitatea de a pstra echilibrul corect ntre aceste substane. Ele trebuie s poat fi eliminate n acelai ritm n care sunt produse. Cnd o celul nu mai este capabil de a pstra acest echilibru, din orice motiv, ea este declarat n mod oficial bolnav, iar acumularea de oxidani - i, deci, amestecul dezechilibrat de molecule reactive care rezult - va declana mecanismul prin care sistemul imunitar va fi chemat s neutralizeze ameninarea. Aceasta este frumuseea sistemului imunitar, tie foarte bine s jongleze cu armele sale chiar armele care elimin n mod direct problemele atunci cnd este nevoie.

35

Sumar: rspunsul sistemului imunitar la ameninri Sistemul imunitar la vertebratele evoluate este complex i puternic dezvoltat, i cu toate acestea se bazeaz pe principii care exist chiar i la cele mai primitive specii animale sau vegetale (da, i plantele au un sistem imunitar). Rspunsul nativ al sistemului imunitar att la plante, ct i la vertebratele mai primitive sau mai evoluate, depinde de un proces de semnalizare redox (mesageri ai pericolelor) pentru a identifica i distruge ameninrile. Principiul este simplu: orice obiect strin care provoac destule daune pentru a declana un stres oxidativ acut, dup cum am explicat, este catalogat ca inamic. n mod convenabil, mesagerii redox (chiar oxidanii care semnalizeaz c s-au nregistrat daune) reprezint, totodat, cea mai puternic muniie oxidativ care poate ucide inamicii. Totui, prezena tuturor acestor oxidani potenial periculoi implic necesitatea produciei de antioxidani care s poat neutraliza oxidanii n exces, nainte ca acetia din urm s apuce s produc pagube organismului nsui. Apropo, antioxidanii produi de plante nu sunt, n mod necesar, aceiai cu oxidanii folosii de ctre vertebratele evoluate. n general, consumarea unui fruct care conine antioxidanii folosii de plante nu va suplimenta antioxidanii nativi folosii n interiorul celulelor noastre. Cu toate acestea, antioxidanii din plante pot fi de ajutor, ntruct ei pot ajunge n snge, unde vor reduce excesul de oxidani de acolo. Trebuie s notm c, totui, unii antioxidani cum ar fi vitamina C, pot fi ntr-adevr absorbii de esuturi. La oameni i vertebratele evoluate, exist o mare varietate de antioxidani i enzime cu rol de curare a deeurilor toxice rmase n urma luptelor cu agresorii externi. n aceste cazuri sistemul imunitar este complex i adaptabil, putnd folosi resturile rmase dup btlie pentru a identifica, eticheta i cataloga agresorii pentru identificarea rapid ulterioar, n caz de nevoie. n general, aceast facilitate asigur un rspuns imunitar mai rapid i mai specific, i deci o rat mai bun de supravieuire. Cu toate acestea, un dezavantaj al acestui tip de sistem imunitar este c ocazional unele obiecte benigne sau inerte pot fi identificate n mod greit ca agresori. Un avantaj puternic oferit de sistemul de semnalizare redox este indicaia clar c btlia a fost ctigat. Cnd starea de stres oxidativ dispare, este semnul c ameninarea a disprut i este timpul s se nceap reconstrucia. n procesul de regenerare a esuturilor pierdute, aceti mesageri redox sunt folosii din nou pentru a semnaliza nevoia crescut de oxigen i nutrieni a esuturilor proaspt formate, aducnd mult necesara cretere a reelei vasculare n zon. Procesul de vindecare este minunat de simplu n principiu i uimitor de complex n realitate. Celulele trebuie s fie n stare s identifice situaiile cnd au nevoie de ajutor i trebuie s poat solicita aciunea adecvat. Starea de stres oxidativ duce la un dezechilibru care, mai departe, provoac aciunile necesare pentru a restabili echilibrul iniial. Abilitatea de a menine acest echilibru este elementul esenial al vieii.

36

NOI PERSPECTIVE CADRUL N CARE SE DESFOAR PROCESELE NATURALE DE VINDECARE A ORGANISMULUI Este momentul s ridicm privirea i s examinm imaginea de ansamblu care se dezvolt. Am asamblat deja multe din piesele de margine ale puzzle-ului i ne-am dat seama despre multe din pattern-urile repetitive care sunt implicate. Dac ne dm napoi i privim n ansamblu ceea ce am asamblat pn acum, ce vedem mai exact? Haidei s privim imaginea prin prisma ideii c descoperirea misterelor vindecrii organismului ne va desface secretele meninerii sntii noastre i a urmtoarelor generaii. Majoritatea materialului din acest capitol ar trebui s v fie deja familiar. Este doar o recapitulare atent a punctelor principale atinse n aceast carte, rezumate n doar cteva rnduri pentru a clarifica mai mult imaginea de ansamblu.

Detecia i localizarea zonei afectate semnalizarea redox Pentru ca organismul s se poat vindeca, trebuie s fie n stare s detecteze i s localizeze celulele deteriorate. Aceste aspecte cad n sarcina mesagerilor celulari. Acetia sunt trimii n urma unei stri de pericol din interiorul celulei, stare care apare atunci cnd cineva sau ceva deranjeaz procesele normale care au loc, dereglnd echilibrul chimic homeostatic. Acest echilibru depinde de capabilitatea celulei de a produce, n mod constant, miile de molecule diferite de care are nevoie, precum i de a le putea descompune n acelai ritm n care sunt produse. Cnd acest echilibru este afectat, unele molecule fie devin prezente n exces, fie ncep s lipseasc din resurse. Aceste dezechilibre provoac trimiterea de factori de transcriere ctre ADN, care vor schimba ratele de producie ale respectivelor substane, n sperana de a compensa deficitul. Uneori, rspunsul include i o cretere a cantitii de mesageri trimii s semnalizeze aceast stare. ncepe s se observe c, oriunde ne-am uita, cel mai concludent indicator al problemelor la nivel celular este acumularea de oxidani n interiorul celulei, o stare denumit stres oxidativ, care intervine nu doar n organismul uman, ci la diverse alte specii de animale i chiar plante. Oxidanii i reductorii simpli produi de ctre celulele noastre se formeaz din moleculele de soluie salin care ne umplu celulele. Aceste molecule mici i reactive au capacitatea de a afecta puternic potenialul redox al mediului unde se desfoar toate procesele eseniale vieii. Prin intermediul acestor mesageri se transmit semnalele redox care controleaz, n mare parte, procesele de vindecare. Aceste molecule reactive sunt produse n principal de mitocondrii n timpul metabolizrii glucozei, n acelai proces care fabric ATP-ul ce alimenteaz celula. Antioxidanii fabricai de celul pentru a descompune aceste molecule reactive exist din abunden, peste tot n interiorul celulelor. Funcia lor primar este de a combina i neutraliza cantiti egale de reductori i oxidani, mpiedicndu-i s deterioreze zonele sensibile ale celulei. Devine clar c toate aceste mici molecule reactive, un amestec echilibrat de oxidani i reductori, sunt de o importan critic pentru corecta funcionare a celulei i eseniale pentru mecanismele de aciune n caz de criz din interiorul i exteriorul celulelor.

37

Rspunsul celulei la distrugeri

Efectele stresului oxidativ provocat de distrugerile celulare au fost studiate cu atenie. S-a demonstrat c excesul de specii de oxidani (ROS) din mediul celular activeaz mai multe butoane din panoul de comand central al celulei. Artm mai jos cteva dintre acestea, n ordinea aproximativ a apsrii: Butonul de reparaii ADN trimite echipajele care detecteaz i repar ADN-ul Butonul de extra-antioxidani crete producia de antioxidani Butonul de intensificare a comunicaiilor intercelulare instaleaz linii suplimentare de comunicaie Butonul de cretere a fluxului sanguin dilat vasele de snge din zon Butonul de adeziune celular face celulele s se lipeasc mai bine una de alta Butonul de inflamare a esuturilor oprete astfel extinderea distrugerilor spre alte celule Butonul de antibiotice secrete activeaz proteciile antibacteriene Butonul de oprire a diviziunii celulare dezactiveaz posibilitatea celulei de a se auto-replica Butonul de lansare semnal de alarm trimite un semnal de ajutor sistemului imunitar Butonul de extra-energie pentru reparaii direcioneaz mai mult energie spre echipajele care se ocup cu remedierea problemelor Butonul de pregtire a opririi sondeaz celulele vecine n vederea lurii deciziei finale Butonul central de oprire oprete funcionarea celulei i o descompune Dac starea de stres oxidativ dispare n urma reparaiilor, ADN-ul nu mai continu secvena de apsare a butoanelor; de fapt, dezactiveaz butoanele deja apsate i revine la starea de funcionare normal. Ar fi drgu dac am putea noi apsa unele dintre aceste butoane genetice, chiar i n lipsa stresului oxidativ; butoanele de reparaii ADN i cel de extra-oxidani, de exemplu, arat interesant. Poate c am putea s lum o pastil de extra-antioxidani pentru asta. Vom reveni ulterior la aceste posibiliti.

Curarea mizeriei

S mai privim o dat echipajele de curenie ale celulei i importana lor pentru procesul de vindecare. Aceste enzime speciale (proteaze i antioxidani) au sarcina de a descompune moleculele care formeaz toate micro-mecanismele celulare, mesagerii i moleculele reactive i s le recicleze componentele. Fr aciunile lor, deeurile s-ar acumula rapid att n interiorul ct i n afara celulelor, care ar muri curnd. n plus, echilibrul homeostatic din interiorul celulei depinde ntr-o msur covritoare de ele. Celula produce n mod constant noi molecule, avnd nevoie de aceste echipaje pentru a le descompune pe cele vechi, pstrnd echilibrul.

38

Echipajul de curenie mai are i sarcina de a cura toate toxinele (proteine rmase dup ce sistemul imunitar a distrus invadatorii externi sau celulele nefuncionale). i din acest punct de vedere, aceste molecule formeaz o parte esenial a sistemului imunitar. Regenerarea esuturilor pierdute

Dup ce distrugerile s-au remediat i starea de stres oxidativ a fost corectat prin eliminarea oxidanilor n exces, mai rmne sarcina de a nlocui celulele pierdute. V putei forma o imagine mental cu multe rnduri de celule aezate n ordine, cu guri i spaii goale acolo unde o parte din celule au murit i au fost eliminate. Reconstrucia se face de ctre celulele care nconjoar spaiile libere. De vreme ce ntre celule se transmit n mod constant mesaje, se observ imediat cnd o parte din celule lipsesc. Dup ce s-a ieit din starea de urgen, canalele de comunicare intracelular sunt ntrite, astfel c spaiile goale devin imediat evidente. Totodat, celulele sunt din nou libere s se reproduc prin diviziune. n acel moment, celulele sntoase din zon ncep s se divid pentru a umple spaiile goale, reconstruind esuturile pe parcurs. Dac nu mai poate fi furnizat alimentarea din abunden cu snge a noilor celule n construcie, sunt trimise mesaje de solicitare a creterii de noi vase sanguine n zon. Sarcina este considerat ndeplinit atunci cnd fiecare celul este nconjurat de grupul su uzual de vecini. La fel se ntmpl i cu creterea vaselor de snge tubulare care alimenteaz celulele; inelul de celule de la capt se va divide n continuare, construind pereii vasului, pn cnd ntlnete un alt vas de snge cu care s se conecteze. Oxidanii joac un rol central ca mesageri Ce interesant este s putem lega toate misterele complexe ale proceselor de vindecare de un set de reguli simple pe care le urmeaz fiecare celul! Ce interesant este s descoperim rolul imens i important pe care-l au oxidanii i antioxidanii n aceste procese! Cnd apar probleme, oxidanii devin fanioanele care marcheaz locul unde s-au produs pagube, precum i nivelul lor. Ce s-ar ntmpla dac nu ar exista oxidanii s semnalizeze deteriorrile? Toxinele, radiaiile, infeciile, tieturile, zgrieturile, traumatismele, lipsa oxigenului sau orice alt factor distrugtor ar rmne nedetectat i ar fi neglijat n lipsa oxidanilor. Vindecarea ar fi imposibil. Acest echilibru continuu ntre producia de oxidani i reductori i eliminarea lor de ctre antioxidani este elementul care permite celulelor i esuturilor s rspund i s se vindece. Aceasta este imaginea de ansamblu care se formeaz din studiul noilor ramuri ale tiinei care se aplic proceselor de vindecare.

39

APLICAII TERAPEUTICE PRACTICE ALE NOILOR PERSPECTIVE I TEHNOLOGII

O nou platform pentru dezvoltarea terapeutic Imaginai-v ce implicaii profunde ar avea dac am fi n stare s controlm procesul de vindecare. Cunotinele pe care le dobndim cu ajutorul noilor ramuri ale tiinei ne vor permite n curnd s facem acest lucru. n prezent, tiina medical este axat pe descoperirea i explorarea moleculelor i mesagerilor proteici care provoac rspunsuri benefice n organism. Ocazional se ntmpl ca un cercettor s descopere cte o molecul care poate fi introdus n siguran n interiorul organismului i care s aib o aciune benefic pentru o anume afeciune. Descoperirea unei molecule care s aib aplicaii n tratamentul unei game largi de afeciuni este extrem de rar. Penicilina este un astfel de exemplu, o descoperire de o raritate extrem o substan care distruge o gam foarte larg de bacterii fr s provoace efecte secundare serioase n organism. Acest gen de tehnologii deschide o platform ntreag pe care se pot efectua tot felul de aplicaii medicale. n cazul penicilinei, descoperirea sa a dus la diversificarea unei palete ntregi de medicamente miraculoase, cu aciuni terapeutice n tratamentul mai multor tipuri de boli infecioase. Studiul reglrii semnalizrii redox, ramur a tiinei aflat la nceputul dezvoltrii, are posibilitatea de a deschide o gam foarte larg i fructuoas de posibiliti n toate domeniile ce in de medicin i nutriie. Se refer la ci nc ne-explorate prin care diverse familii de mesageri redox pot fi folosii pentru a influena o gam larg de funcii imunitare i terapeutice n ntregul corp. Natura fundamental a semnalizrii redox Nou-dezvoltata ramur a tiinei ce privete semnalizarea redox se ocup cu mesagerii redox biologici care sunt de o importan fundamental pentru procesele de vindecare n toate organismele evoluate. Dac vom putea exploata acest domeniu, beneficiile vor fi mai ample dect putem spera acum. Stresul oxidativ de exemplu (acumularea de oxidani), se manifest n aproape orice afeciune medical cunoscut. ncepnd de la creier: problemele cauzate de atacuri cerebrale, traumatisme cranio-cerebrale, deteriorri de natur neurologic, dependena de alcool sau sevrajele, crizele epileptice i aa mai departe toate au legtur cu stresul oxidativ, rezultnd n distrugerea celulelor neuronale. Problemele dermatologice, infeciile, mbtrnirea i degradarea asociat a esuturilor se datoreaz, toate, n esen, stresului oxidativ. Afeciunile digestive, autoimune, alergice, problemele din domeniul ORL, bolile cardiovasculare, creterile anormale toate au fost asociate cu problemele stresului oxidativ. i lista ar putea continua. Dei potenialul exist, pentru dezvoltarea practic a acestor tehnologii de semnalizare redox trebuiesc depite mai multe obstacole practice. Mesagerii redox, prin nsi natura lor, nu se potrivesc abloanelor terapeutice uzuale. Sunt compui instabili, reactivi, toxici (dac sunt contaminai sau dezechilibrai) i presupun un amestec echilibrat de mai multe tipuri de molecule. Aceste caracteristici i fac dificil de produs, ambalat, transportat i introdus n organism. Totui, aceste obstacole nu sunt insurmontabile; sunt literalmente sute de cercettori care lucreaz la aceste probleme, peste tot n lume. Civa dintre aceti cercettori au reuit s stabilizeze oxidul de

40

azot (un compus oxidant), n cadrul unor complexe moleculare stabile pentru mai multe secunde, care pot fi absorbite i s-au dovedit eficiente mpotriva leucemiei n mediul de laborator. Un alt obstacol este constituit de natura toxic a moleculelor reactive individuale. Cu toate acestea, la o examinare mai atent devine clar c amestecul nativ echilibrat de oxidani i reductori care exist, deja, din abunden n celulele organismului nostru este non-toxic atta vreme ct se menine echilibrul corect ntre speciile chimice. Altfel spus, substane separate pot fi duntoare, dar atu