Από το πρώτο κύτταρο μας - το γονιμοποιημένο ωάριο - όλα τα κύτταρα μορφοποιουνται σε ιστούς και όργανα που μας βοηθούν
να αναπνέουμε, να σκεφτόμαστε, να κινούμαστε….
Το κύτταρο είναι η θεμελιώδης μονάδα της ανθρώπινης ζωής.
Ωστόσο, παρά τις δεκαετίες έρευνας παραμένουν ένα βαθυ μυστήριο.
Ολοι στοχεύουν στη κατανοήση των μυστηριων του κυττάρου και της αλληλεπιδρασης των στους ιστούς και τα όργανα.
Ολη η προσπαθεια της βιολογιας ειναι η Κατανοηση στο επίπεδο των κυττάρων μας, οπως και οι νέες γνώσεις σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας του οργανισμου στην υγεία και τις αλλαγές που αποτελούν τη βάση της νόσου.
Η εστίαση στη καλύτερη κατανόηση της ανθρώπινης βιολογίας θα οδηγήσει σε πρωτοποριακές θεραπείες
1. Πόσα κύτταρα υπάρχουν στο ανθρώπινο σώμα;
Η τρέχουσα εκτίμηση είναι ότι το μέσο σώμα περιέχει περίπου 37,2 τρισεκατομμύρια .
Υπάρχουν περισσότερα κύτταρα που απαρτίζουν το ανθρώπινο σώμα από τον αριθμό των δευτερολέπτων σε ένα εκατομμύριο χρόνια.
Και περίπου 372 φορές περισσότερα κύτταρα σε μόνον ένα σώμα από ό,τι υπάρχουν αστέρια στον Γαλαξία μας. Κι αυτό χωρίς να ληφθούν υπόψη τα τρισεκατομμύρια μικρόβια που ζουν σε όλο το ανθρώπινο σώμα σε αγαστη συμβίωση. Μικροβιωμα
https://kosmaser.wordpress.com/2012/10/04/
Αυτά τα τρισεκατομμύρια κύτταρα είναι η βασική λειτουργική μονάδα της βιολογίας μας, που ενώνονται για να σχηματίσουν τα διαφορετικά συστήματα οργάνων στο σώμα μας.
Τα κύτταρα έχουν πολλές μορφές και λειτουργίες οπως
επιμήκη καρδιο μυο κύτταρα που βοηθούν τη συστολή της καρδιάς, μέχρι τους
νευρώνες σε σχήμα δέντρου που μεταδίδουν ηλεκτροχημικά μηνύματα σε όλο τον εγκέφαλο και τα αμφίκυρτα, σε σχήμα δίσκου κύτταρα που μεταφέρουν σίδηρο στο αίμα μας.
Οι ερευνητές εργάζονται για τη χαρτογραφηση όλων αυτων των διαφορετικων κυτταρων και για να κατανοήσουν υγεία και ασθένειες.
Τα κύτταρα υπαρχουν σε διάφορα μεγέθη, αν και τα περισσότερα είναι πολύ μικρά για να τα δει κανείς με γυμνό μάτι.
Η κύρια εξαίρεση σε αυτό είναι το ωάριο, το οποίο είναι ένα από τα μεγαλύτερα κύτταρα του σώματος με διάμετρο περίπου 0,1 χιλιοστά
Αντίπαλος του ασυνήθιστα μεγάλου μεγέθους του ωαρίου είναι οι κινητικοί νευρώνες που προέρχονται από το νωτιαίο μυελό μέχρι το μεγαλύτερο δάκτυλο του ποδιού.
Αυτά είναι περίπου 100 φορές πιο λεπτά σε διάμετρο από το ωάριο , αλλά έχουν μια ενιαία προεξοχή που διατρέχει το μήκος του ποδιού, που φτάνει το ένα μέτρο .
Τα περισσότερα ανθρώπινα κύτταρα έχουν κατά μέσο όρο περίπου 10-100 μικρόμετρα σε διάμετρο.
Για να συλλαβετε την κλίμακα, φανταστείτε έναν μόνο κόκκο αλατιού κομμένο σε πέντε κομμάτια.
Κάθε ένα από αυτά τα κομμάτια θα ήταν περίπου το μέγεθος του μέσου ανθρώπινου κυττάρου δεν είναι πλέον ορατό χωρίς μεγέθυνση, και τόσο μικρό που περίπου 635 από αυτά τα κύτταρα θα μπορούσαν να χωρέσουν σε διάμετρο μιας δεκάρας.
Το μέγεθος και το σχήμα ενός κυττάρου είναι στενά συνδεδεμένο με τη λειτουργία του και μπορεί να αλλάξει με την πάροδο του χρόνου.
Η ανάπτυξη και η διαίρεση των κυττάρων ρυθμίζονται προσεκτικά για να διατηρηθεί μια υγιής κατάσταση.
Τα ανθρώπινα κύτταρα έχουν μια μεμβράνη με επένδυση λίπους στο εξωτερικό με πολλές πρωτεΐνες ενσωματωμένες σ αυτήν που μπορούν να λειτουργήσουν ως αισθητήρες για το περιβάλλον έξω από το κύτταρο.
Το εσωτερικό του κυττάρου είναι σαν μια υποβρύχια πόλη:
αντί για κτίρια υπάρχουν μικρότερες δομές που ονομάζονται οργανίδια, και εκατομμύρια μόρια πρωτεΐνης, δεμένα να επιπλέουν, κολυμπούν σε όλο το υγρό μέσα στο κύτταρο.
Το κέντρο της πόλης του κυττάρου περικλείεται από μια άλλη λιπώδη μεμβράνη, προστατεύοντας τον πυρήνα μέσα από την υπόλοιπη δραστηριότητα του κυττάρου.
Μέσα σ αυτόν τον πυρήνα, οι γενετικές οδηγίες του κυττάρου περιτυλίγονται και ξετυλίγονται όσο χρειάζεται για να κατευθύνουν την ορχήστρα της δραστηριότητας στο κύτταρο.
Είναι αυτή η δραστηριότητα μέσα στο κύτταρο που διατηρεί το σώμα μας σε λειτουργία κάθε μέρα.
Οποιεσδήποτε αλλαγές σ αυτή τη δραστηριότητα αποτελούν τη βάση καθε νόσου.
Στην πραγματικότητα, οι πρωτεΐνες μέσα στα κύτταρά μας είναι τόσο μικρές που ακόμη και η μελέτη συμπλεγμάτων πολλών πρωτεϊνών σε συνδυασμό μαζί απαιτεί απεικόνιση σε επίπεδο νανομέτρων.
Με μέτρηση στο ένα δισεκατομμ του μέτρου, ένα νανόμετρο είναι στην ίδια κλίμακα με τον ίδιο κόκκο αλατιού κομμένο σε 100.000 κομμάτια.
Χρειάζονται εξειδικευμένα σύγχρονα μικροσκόπια για την ανάλυση των εσωτερικών λεπτομερειών μιας κυψέλης σε επίπεδο νανομέτρων.
Και προηγμένα τεχνολογικά εργαλεία και λογισμικό για την ανάλυση του όγκου των δεδομένων που παράγονται από αυτό το επίπεδο ανάλυσης.
Για παράδειγμα, η απεικόνιση ενός μόνο κυτταρου σε ανάλυση νανομέτρων καταλαμβάνει τον ίδιο όγκο δεδομένων με περίπου 83.000 φωτογραφίες στο τηλέφωνό σας.
Ως επί το πλείστον, κάθε κύτταρο στο σώμα έχει περίπου το ίδιο σύνολο DNA. Κάθε φορά που το κύτταρο διαιρείται, δημιουργεί ένα αντίγραφο του γενετικού του υλικού, ώστε να υπάρχει αρκετό για να περάσει στο νέο κύτταρο.
Ενώ υπάρχουν πολλά βήματα διόρθωσης για τη μείωση των σφαλμάτων στη διαδικασία αντιγραφής του DNA, υπάρχουν περίπου 120.000 λάθη αντιγραφής στις 6 δισεκατομμύρια βάσεις του γενετικού κώδικα κάθε φορά που ένα κύτταρο διαιρείται.
Ενώ οι περισσότερες από αυτές τις αλλαγές δεν ισοδυναμούν με σημαντικές αλλαγές στον γενετικό κώδικα, μπορούν να συσσωρευτούν καθώς τα κύτταρα στο σώμα συνεχίζουν να διαιρούνται κατά τη διάρκεια της ζωής μας.
Ενώ κάθε κύτταρο στο σώμα ενός ατόμου έχει σχεδόν το ίδιο σύνολο DNA, τα κύτταρα γίνονται διαφορετικά ανάλογα με το υποσύνολο του DNA που χρησιμοποιείται.
Είναι παρόμοιο με το πώς λειτουργεί μια ορχήστρα: όλα τα όργανα είναι εκεί, αλλά δεν παίζονται όλα ταυτόχρονα, και ανάλογα με το χρόνο και τον συνδυασμό των οργάνων μπορείτε να λάβετε εντελώς διαφορετική μουσική από το ίδιο σύνολο οργάνων.
Ενώ κάθε κύτταρο έχει το πλήρες σύνολο του DNA, καθώς ένα κύτταρο αναπτύσσεται και εξειδικεύεται, ξετυλίγει τα μέρη του DNA που χρειάζεται να χρησιμοποιήσει και τυλίγει τα μέρη που είναι λιγότερο σχετικά με τις λειτουργίες του.
Έτσι ένα μυϊκό κύτταρο καταλήγει διαφορετικό από ένα κύτταρο δέρματος, παρόλο που έχουν το ίδιο σύνολο γενετικών οδηγιών.
Οι ερευνητές θέλουν να μάθουν περισσότερα για το πώς οι διαφορές στο DNA, το περιβάλλον και τον τρόπο ζωής των ανθρώπων επηρεάζουν την υγεία τους για να διαμορφώσουν πιο ακριβείς θεραπείες και στρατηγικές πρόληψης.
Ιστορικά, η απάντηση ήταν ότι υπάρχουν περίπου 200 διαφορετικοί τύποι κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα, αλλά η νέα τεχνολογία την τελευταία δεκαετία έχει αποκαλύψει πολλά περισσότερα από αυτά, συνολικά μερικές χιλιάδες.
Για παράδειγμα, γνωρίζουμε εδώ και έναν αιώνα ότι υπάρχουν τέσσερις κύριοι τύποι κυττάρων στον εγκέφαλο:
νευρώνες που μεταφέρουν μηνύματα, κύτταρα υποστήριξης σε σχήμα αστεριού που ονομάζονται αστροκύτταρα,
κύτταρα που μονώνουν τις νευρωνικές συνδέσεις που ονομάζονται ολιγοδενδροκύτταρα και εξειδικευμένα κύτταρα του ανοσοποιητικού που ερευνούν και ανταποκρίνονται σε αλλαγές στον εγκέφαλο που ονομάζονται μικρογλοία.
Από τις πρώτες αναλαμπές αυτών των κυττάρων μέχρι τα παλαιότερα μικροσκόπια κατέστη σαφές ότι υπάρχουν πολλές υποκατηγορίες για κάθε έναν από αυτούς τους τύπους κυττάρων.
Αλλά χρειάστηκε η πρόοδος της τεχνολογίας απεικόνισης και της μοριακής βιολογίας για να αρχίσουμε να συνειδητοποιούμε πλήρως πόσο ποικίλα μπορεί να είναι τα κύτταρα.
6. Πώς αξιοποιούν οι επιστήμονες όλες τις πληροφορίες των κυττάρων μας;
Νέες τεχνολογίες που αναλύουν κύτταρα σε νανοκλίμακα ή χαρτογραφούν ολόκληρο το σώμα σε ανάλυση ενός κυττάρου δημιουργούν τεράστιο όγκο δεδομένων.
7. Μπορούν τα κύτταρα να αντικατασταθούν;
Ορισμένα κύτταρα στο λεπτό έντερο αντικαθίστανται κάθε λίγες μέρες, ενώ αυτά στο αίμα σας αναγεννώνται περίπου κάθε δύο μήνες.
Άλλα κύτταρα, όπως τα ωοκύτταρα και αυτά σε μέρη του εγκεφάλου και του ματιού, δεν αναγεννώνται καθόλου.
Σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η Πάρκινσον και ALS, αυτά τα κύτταρα που δεν αναγεννούνται χάνονται, οδηγώντας σε ασθένεια
8. Τι συμβαίνει με τα κύτταρα και τους ιστούς όταν η φλεγμονή ξεσπά;
Η φλεγμονή είναι η πρώτη γραμμή άμυνας του σώματός μας έναντι τραυματισμού ή μόλυνσης από επιβλαβείς ιούς, βακτηριδια .
Είναι μια σημαντική προσπαθεια από το ανοσοποιητικό σύστημα να μειωσει τον τραυματισμό ή τη μόλυνση και να ξεκινήσει τη διαδικασία επούλωσης, αλλά μια υπερβολική φλεγμονή σε λάθος μέρος ή χρόνο μπορεί να γίνει πρόβλημα.
Το 50% των θανάτων μπορεί να αποδοθεί σε ασθένειες που σχετίζονται με φλεγμονές συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου, των καρδιακών παθήσεων και της άνοιας.
Εάν οι επιστήμονες μπορούν να παρακολουθήσουν το ανθρώπινο ανοσοποιητικό σύστημα σε δράση για να δουν πώς επηρεάζονται τα κύτταρα και οι ιστοί μας, μπορούν να βρουν τρόπους ελέγχου της φλεγμονής.
Οι ασθένειες προκύπτουν από μια αλλαγή στη λειτουργία του σώματός, μέχρι το επίπεδο των κυττάρων μας.
Μελετώντας ποια κύτταρα επηρεάζονται σε μια ασθένεια και ποιες αλλαγές συμβαίνουν στις καθημερινές κυτταρικές διεργασίες, οι ερευνητές αντιμετωπίζουν τη βασική αιτία μιας ασθένειας.
Αυτό συμβαίνει επειδή η καλυτερη κατανόηση για τη βιολογία μιας ασθένειας επιτρέπει στους ερευνητές να κατανοήσουν καλύτερα την εξέλιξη της νόσου,να εντοπίσουν νέους στόχους για φάρμακα, και να αναπτύξουν προληπτικά μέτρα για την ασθένεια.
Οι σπάνιες ασθένειες συχνά περιλαμβάνουν συγκεκριμένες γενετικές μεταλλάξεις ή αλλαγές στον τρόπο ρύθμισης των γονιδίων και των πρωτεϊνών, οι οποίες δείχνουν τον ρόλο που παίζουν στα κύτταρά μας.
Υπαρχουν και άλυτα προβλήματα στην κυτταρική βιολογία;
Κάθε ένα από τα 37,2 τρισεκατομμύρια κύτταρα στο ανθρώπινο σώμα είναι σαν μια ολόκληρη πόλη βιολογικής δραστηριότητας.
Κάθε κύτταρο είναι ενα πολύπλοκο συνολο με πολλά μέρη που αλληλεπιδρούν σε ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο περιβάλλον.
Υπάρχουν τόσα πολλά που δεν γνωρίζουμε ακόμα για το πώς αλλάζουν τα μεμονωμένα κύτταρα στο σώμα μας με την πάροδο του χρόνου και πώς αλληλεπιδρούν ως συστήματα στους ιστούς και τα όργανά μας.
Ενώ η νέα τεχνολογία δίνει στους ερευνητές μια πρώτη θέση σε αυτή τη δραστηριότητα, η συνεργασία και η ανοιχτή κοινή χρήση δεδομένων και εργαλείων είναι το κλειδί για τη μετατροπή αυτών των νέων πληροφοριών σε επιστημονικές ανακαλύψεις.
Για τα επόμενα 10 χρόνια, στόχος είναι να κατανοήσουμε το μεγαλύτερο βιολογικό μυστήριο για το ανθρώπινο σώμα - το κύτταρο.
Η θεμελιώδης κατανόηση του τρόπου λειτουργίας τους θα οδηγήσει σε ανακαλύψεις που θα αλλάξουν την ιατρική τις επόμενες δεκαετίες.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου