Zrela crvena krvna stanica ima skriveni mehanizam prilagodbe na niski kisik

Studija objavljena u časopisu Blood identificirala je 3.775 proteina u zrelim ljudskim crvenim krvnim stanicama – više nego tri puta više od procjena starih petnaest godina – i pokazala da te stanice, bez jezgre i bez mogućnosti proizvodnje novih bjelančevina, ipak uspijevaju gotovo trenutačno prilagoditi metabolizam kad razina kisika padne.

Istraživači s University of Colorado Anschutz mapirali su tisuće fizičkih interakcija među tim proteinima i otkrili dinamičnu mrežu koja se preuređuje pri svakoj promjeni okoline. Kad kisik padne, gotovo trećina mapiranih interakcija se remodelira. Vezanje između Band 3, najzastupljenijeg proteina u membrani crvene krvne stanice, i deoksigeniranog hemoglobina pojačava se otprilike trostruko, metabolizam glukoze se preusmjerava, a proizvodnja molekule 2,3-BPG raste. Ta molekula smanjuje stisak hemoglobina na kisik i pomaže stanici da ga otpusti tkivima kojima je najpotrebniji.

Otkriće nije samo akademska vježba. Ono objašnjava zašto se tijelo prilagođava na visinskim područjima i tijekom intenzivnog treninga, ali i zašto kod teških trauma i hemoragijskog šoka dolazi do zatajenja opskrbe kisikom. U pokusima na životinjama kojima je uklonjen osjetljivi dio proteina Band 3, crvene krvne stanice više nisu mogle pokrenuti normalni metabolički odgovor na niski kisik, a životinje su pokazale oslabljenu sposobnost vježbanja.

Bez jezgre, ali ne bez strategije

Zrela crvena krvna stanica nema jezgru. Ne može uključiti ili isključiti gene, ne može naručiti nove proteine. Pa ipak, svakih nekoliko sekundi prolazi između pluća bogatih kisikom i tkiva koja ga troše. Rješenje koje je evolucija našla jest preuređivanje onoga što stanica već ima.

Angelo D’Alessandro, profesor biokemije i molekularne genetike na CU Anschutz i voditelj studije, to opisuje bez mistifikacije: „Ono što vidimo je stanica koja se prilagođava bez proizvodnje novih proteina. Proteinske interakcije postaju oblik brze biološke regulacije.”

Studija otkriva i sloj koji uključuje dušikov oksid, molekulu koja regulira rad krvnih žila. Protein BLVRB djeluje kao molekularni relej — prenosi kemijski signal izveden iz dušikovog oksida do drugog enzima koji odmah regulira sintezu 2,3-BPG i preusmjerava način na koji stanica koristi glukozu. Isti kemijski prekidač, pokazuje se, neovisno su razvile i biljke, kako bi usmjeravale ugljik prema fotosintezi.

„Zapanjujuće je vidjeti istu osnovnu kemijsku strategiju kod tako dalekih oblika života”, kaže D’Alessandro. „U crvenoj krvnoj stanici pomaže metabolizmu da odgovori na promjenu kisika. U biljci pomaže preusmjeravanju ugljika prema fotosintezi.”

Što ovo znači za nas

Rezultati bi mogli pomoći u razumijevanju razlika u prilagodbi na visinu, u sportskim performansama i u osjetljivosti na razgradnju crvenih krvnih stanica. Otvaraju i nova pitanja o čuvanju krvi i transfuziji – koliko dugo i pod kojim uvjetima krv zadržava sposobnost prilagodbe.

Istraživači su svoju bazu podataka nazvanu Deep Red učinili javno dostupnom. Studija okuplja znanstvenike s CU Anschutz i suradničkih institucija iz Sjedinjenih Država i Kanade, a popraćena je i uvodnikom u časopisu Blood te raspravom na podcastu Američkog društva za hematologiju.

No postoji pitanje koje studija ne postavlja, a koje se nameće samo: ako crvene krvne stanice raspolažu ovako preciznim mehanizmom prilagodbe na niski kisik, zašto se taj mehanizam ne ispituje sustavno kod pacijenata koji se oporavljaju od teških trauma, kod kroničnih plućnih bolesnika ili kod ljudi koji žive na nadmorskim visinama? Umjesto toga, istraživanja se često usmjeravaju prema sintetičkim rješenjima i lijekovima koje kontrolira nekoliko velikih farmaceutskih kompanija.

Ovo otkriće još je jedan dokaz da ljudsko tijelo posjeduje vlastite mehanizme prilagodbe koje ne treba popravljati, nego razumjeti. Pitanje je samo hoće li to razumijevanje ostati u rukama javno financiranih znanstvenika ili će ga preuzeti oni koji ga vide kao izvor profita.