Giń i pozwól żyć innym – tajemnica samobójczej śmierci komórek

Dlatego w sytuacji kiedy awarii ulega choćby jeden element, organizm musi od razu reagować w celu jak najszybszej naprawy zepsutej części, a tym samym zapobiec uszkodzeniu większego układu, w którego skład wchodzi wadliwy element. Podobnie ma się sprawa z najmniejszym elementem składowym naszego organizmu czyli komórką. W przypadku dysfunkcji choćby jednego składnika wchodzącego w skład komórki, zostają uruchomione mechanizmy, które mają za zadanie naprawić uszkodzenie i zwiększyć komórce szanse na przeżycie.

Nieco inaczej wygląda sytuacja kiedy komórka znajduje się w stanie bezpośredniego zagrożenia wynikającego z obecności w naszym organizmie chorobotwórczych drobnoustrojów (wirusów, bakterii, grzybów). Wówczas nasz organizm bardzo szybko wzywa do walki i mobilizuje układ odpornościowy, którego zadaniem jest unieszkodliwienie i wyeliminowanie nieprzyjaciela. Na pierwszą linię frontu do walki z drobnoustrojami zostają oddelegowane komórki żerne (fagocyty), które pełnią rolę strażników naszej odporności. Zadaniem tych komórek jest jak najszybsze unieszkodliwienie wroga i powstrzymanie jego rozprzestrzenienia się w organizmie, co ma na celu zapobieganie rozwojowi infekcji.

Mechanizm obronny tych komórek polega na rozpoznaniu patogenu jako obcej cząsteczki i pochłonięciu go do swojego wnętrza, gdzie dochodzi do jego zniszczenia. Komórki żerne doskonale sobie radzą z przeciwnikiem w pojedynkę i sprawnie unicestwiają krążące w naszym organizmie drobnoustroje pod warunkiem, że  armia wroga nie jest zbyt liczna.  A co w sytuacji, gdy liczba chorobotwórczych mikroorganizmów jest wysoka i mają przewagę liczebną nad komórkami żernymi? Wówczas, komórki żerne wysyłają sygnały informujące o toczącej się w organizmie walce z wrogiem i potrzebie wsparcia ze strony innych komórek układu odpornościowego.

Jest to możliwe dzięki temu, że pewna pula komórek żernych ma zdolność wydzielania tzw. cytokin czyli substancji, które pobudzają komórki układu odpornościowego oraz umożliwiają komunikację między komórkami. Wydzielone przez zaatakowaną drobnoustrojem komórkę żerną cytokiny działają jak magnes, który przyciąga na pole walki kolejne oddziały komórek układu odpornościowego, których celem jest pozbycie się intruzów i zlikwidowanie zagrożenia.

Taki scenariusz gwarantuje zwycięstwo układu odpornościowego w przypadku wielu zakażeń bakteryjnych lub wirusowych. Niestety,  często mamy do czynienia z infekcjami wywołanymi przez takie drobnoustroje, które wykształciły mechanizmy pozwalające oszukać nasz układ odpornościowy - uniknąć komórek stojących na straży naszego bezpieczeństwa, a w skrajnych przypadkach, wykorzystać je do namnażania i stworzenia liczebnej przewagi aby przełamać nasz system odporności. W tym przypadku, pochłonięcie przez komórkę żerną jest najłatwiejszym sposobem na dostanie się drobnoustrojów do bezpiecznego miejsca, które daje dogodne warunki do ich namnażania się.

Taka sytuacja sprawia, że komórka żerna znajduje się w sytuacji patowej. Z jednej strony komórka więzi w sobie intruza, którego powinna zneutralizować i ochronić organizm przed rozprzestrzenieniem się infekcji, ale z drugiej strony, mimowolnie stała się azylem, który chroni drobnoustroje przed atakiem przez inne, wyspecjalizowane komórki układu odpornościowego. W tym momencie komórka żerna jest postawiona przed dramatycznym wyborem: żyć czy umrzeć by dać szanse żyć innym? Wybiera śmierć.

Ten rodzaj świadomej śmierci komórki nazywa się piroptozą (z greckiego: pyro - ogień) i po raz pierwszy został opisany w 2000 r. przez amerykańskiego naukowca Brada Cooksona, który zaobserwował, że zakażenie niektórymi bakteriami prowadzi do pękania komórek żernych, czemu towarzyszy wylanie się na zewnątrz zawartości komórki, a w tym uwięzionych drobnoustrojów, a także cytokin, które powodują powstanie lokalnego stanu zapalnego. Czy taka śmierć ma sens? Tak! A dodatkowo przynosi sporo korzyści. Uwolnione tą drogą drobnoustroje tracą swoje dotychczasowe schronienie i stają się łatwym celem dla innych komórek układu odpornościowego, które dzięki uwolnieniu dużej ilości cytokin efektywnie przyciągają inne komórki układu odpornościowego w miejsce infekcji.

Wdawać by się mogło, że taka celowa i świadoma śmierć komórek układu odpornościowego to idealne rozwiązanie w przypadku niektórych infekcji bakteryjnych lub wirusowych.

Ściśle kontrolowane samobójstwo komórek żernych, szybka i efektywna komunikacja międzykomórkowa oraz skuteczne neutralizowanie i usuwanie uwolnionych z wnętrza komórek drobnoustrojów sprawiają, że piroptoza to doskonałe narzędzie w walce z intruzami, które próbują przechytrzyć działanie naszego układu odpornościowego i wywołać chorobę.

Jak zostało wspomniane na początku, każda komórka to zbudowana z wielu elementów maszyna, w której wszystkie elementy muszą działać perfekcyjnie i być ze sobą ściśle zsynchronizowane, aby cały organizm mógł prawidłowo funkcjonować. Takie warunki muszą być także spełnione podczas piroptozy. Wystarczy, że jeden z elementów nadzorujących samobójczą śmierć komórki zawiedzie, a może dojść do niekontrolowanego uwolnienia zarówno cytokin jak i drobnoustrojów z wnętrza komórek. Konsekwencje takiej awarii dla organizmu są tragiczne w skutkach i wiążą się z bezpośrednim zagrożeniem zdrowia i życia. Dowodem na to jest chociażby sepsa, która jest jednym z najlepiej poznanych skutków nadmiernej odpowiedzi układu odpornościowego na zakażenie bakteryjne i obecnie stanowi istotny problem zdrowotny na całym świecie.

Magdalena Kulma