Ce impact are colesterolul asupra membranelor celulare [studiu]

Un nou studiu¹ realizat la Universitatea Virginia arată felul în care colesterolul afectează membranele celulare la nivel molecular.

De mai bine de un deceniu, oamenii de știință au acceptat că această componentă cheie a membranelor celulare, și anume colesterolul, nu influențează uniform membranele de diferite tipuri. Dar un nou studiu condus la Universitatea Virginia constată următorul lucru: colesterolul aderă de fapt la principiile biofizice.

Descoperirile, publicate recent în Proceedings of the National Academy of Sciences, au implicații de anvergură în înțelegerea generală a bolilor, proiectarea metodelor de administrare a medicamentelor și multe alte aplicații biologice care necesită presupuneri specifice despre rolul colesterolului în membranele celulelor.

Colesterolul este cunoscut pentru faptul că promovează „ambalarea” moleculară mai strânsă în membranele celulare, dar rapoartele despre modul în care rigidizează membranele au fost extrem de conflictuale, afirmă oamenii de știință implicați în studiu.

TE-AR MAI PUTEA INTERESA

În această lucrare, se arată că, la nivel extrem de mic, colesterolul provoacă într-adevăr rigidizarea membranei, așa cum este prevăzut de legile fizice. Aceste descoperiri afectează înțelegerea lumii științifice asupra funcției biologice a colesterolului și a rolului său în ceea ce privește sănătatea și boala.

Membranele celulare sunt straturi subțiri de molecule grase care definesc limitele celulare și reglează diferite funcții biologice, inclusiv modul în care se răspândesc virusurile și modul în care celulele se divid. Pentru a activa astfel de funcții, membranele ar trebui să fie capabile să se îndoaie și să permită schimbarea formei. Această tendință spre îndoire este determinată de cât de ambalate sunt blocurile moleculare; ambalarea mai strânsă are ca rezultat membrane mai rigide care nu se pot îndoi atât de ușor, spun savanții.

Impactul colesterolului asupra membranelor celulare la nivel molecular

Colesterolul se găsește în cantități mari în slănină, ouă, brânzeturi grase, mâncarea de fast-food, carnea și brânza prăjită, cărnurile procesate (cârnați, crenvurști etc.), deserturi care conțin zahăr, lactate și ouă. În timp ce prea mult colesterol poate dăuna organismului, cantitățile reglementate de colesterol din membranele celulare sunt absolut necesare pentru funcționarea normală a celulelor. Anomaliile cantităților de colesterol sunt adesea asociate cu diferite probleme de sănătate.

În afară de colesterol, membranele noastre celulare sunt formate în primul rând din lipide, care sunt molecule mici, grase, care se auto-asamblează în structuri bistratificate atunci când sunt prezente în apă - și aproape 60% din corpul uman este format din apă. Împreună, lipidele și colesterolul formează barierele care definesc celulele noastre și reglează schimbul celular de nutrienți.

La nivel molecular, colesterolul posedă o structură rigidă. Când interacționează cu membranele noastre celulare, se blochează chiar între lipide, ceea ce duce la o membrană mai densă. Conform relațiilor structură-proprietate, acest lucru ar rezulta în mod natural într-o membrană mai rigidă.

Cu toate acestea, în ultimii 10 ani, fizicienii și biologii au presupus că colesterolul nu a avut aproape niciun efect asupra rigidității membranelor formate din lipide nesaturate cis, un tip comun de lipide care se găsește în celulele noastre, în ciuda efectului său bine documentat asupra ambalării lipidelor. Cercetătorii consideră că le-a fost sfidată înțelegerea despre ce efect are colesterolul asupra membranelor celulare.

Aceste percepții sunt importante deoarece, în circumstanțe ideale, membranele celulare ar trebui să mențină o structură semi-rigidă: suficient de rigidă pentru a-și păstra forma, dar în același timp suficient de flexibilă pentru a permite mișcarea dinamică a proteinelor de semnalizare și a domeniilor funcționale. Concepțiile greșite despre modul în care colesterolul rigidizează membranele celulare influențează înțelegerea funcției membranei.

Datele nu au avut inițial prea mult sens, dar pe măsură ce echipa de cercetare a sondat mai adânc, s-a găsit un caz clar despre modul în care materialele moi pot aparent prezenta proprietăți diferite, în funcție de parametrii metodei de observare. Oamenii de știință au descoperit astfel că pe distanțe și perioade scurte de timp în care apar evenimente de semnalizare importante - vorbim de nanometri și nanosecunde - colesterolul adăugat induce rigidizarea membranei așa cum era de așteptat.

Pentru a contrazice o doctrină stabilită în știință este nevoie de mai mult decât de un singur set de date. Cercetătorii spun că au găsit aceste rezultate cu ceva timp în urmă, dar au fost întâmpinate cu scepticism, deoarece sunt complet împotriva teoriilor existente.

Primele teste ale cercetătorilor au folosit spectroscopia cu spin-ecou de neutroni, o sondă unică ce permite studierea materialelor la nano-scară. Aceste experimente au fost efectuate la cele două instalații majore de împrăștiere a neutronilor din SUA, Centrul NIST pentru Cercetarea Neutronilor și Laboratorul Național Oak Ridge.

Echipa de cercetare și-a consolidat dovezile cu simulări de modelare computerizată, în colaborare cu savanți de la Departamentul de Fiziologie și Biofizică Weill Cornell, și a validat în continuare descoperirile experimentale cu măsurători recente de rezonanță magnetică nucleară, în colaborare cu profesori de la Universitatea din Arizona. Coerența datelor în toate cele trei metode a furnizat dovezi temeinice pentru ipoteza emisă de cercetătorii de la Universitatea Virginia și a confirmat relațiile standard structură-proprietate în membranele lipidice.

Aceste rezultate necesită o reevaluare a structurilor existente ale modului în care colesterolul afectează membranele lipidice, concluzionează cercetătorii. Dacă nu există ipotezele corecte, nu se pot face predicțiile corecte și nu se va obține designul potrivit pentru tratamentul virusurilor, al bolilor sau al altor anomalii biologice.

Cum se poate reduce un nivel prea mare al colesterolului?

Există două modalități principale de scădere a colesterolului: modificări ale stilului de viață și tratamentul medicamentos.

TE-AR MAI PUTEA INTERESA

Modificările stilului de viață includ:

  • O alimentație sănătoasă pentru inimă. Aceasta presupune limitarea cantității de grăsimi saturate și trans pe care o persoană le consumă. De asemenea, se pot încerca suplimente alimentare pentru sănătatea sistemului cardiovascular, cum ar fi cele cu drojdie de orez roșu, astaxantină și vitamina E.
  • Managementul greutății. În caz de kilograme în plus și de obezitate, pierderea în greutate poate ajuta la scăderea colesterolului rău (LDL).
  • Activitatea fizică. Toată lumea, indiferent de nivelul colesterolului, ar trebui să desfășoare activitate fizică regulată (30 de minute de cel puțin 5 ori pe săptămână).
  • Gestionarea stresului. Cercetările au arătat că stresul cronic poate să crească uneori colesterolul LDL și să scadă colesterolul bun (HDL).
  • Renunțarea la fumat. Renunțarea la fumat poate crește colesterolul HDL, care ajută la eliminarea colesterolului LDL din artere.

În ceea ce privește tratamentul medicamentos, acesta devine necesar dacă modificările stilului de viață nu scad suficient colesterolul. Există mai multe tipuri de medicamente disponibile, printre care și statinele. Medicamentele funcționează în moduri diferite și pot avea efecte secundare diferite, deci e bine să se urmeze indicațiile medicului legat de doze și de controalele medicale regulate.

 

 

 

Sursă foto: Shutterstock
Bibliografie:
PNAS - How cholesterol stiffens unsaturated lipid membranes
https://www.pnas.org/content/117/36/21896
1. Studiul „How cholesterol stiffens unsaturated lipid membranes”, apărut în PNAS September 8, 2020 117 (36) 21896-21905; first published August 25, 2020; https://doi.org/10.1073/pnas.2004807117, autori: Saptarshi Chakraborty et al.
Medline Plus - Cholesterol Levels: What You Need to Know
https://medlineplus.gov/cholesterollevelswhatyouneedtoknow.html


Te-ar mai putea interesa și...


 

 

 

Pentru a comenta este nevoie de sau înregistrare.
Comentarii 0