Tlenek węgla: przeciwzapalny regulator metabolizmu
Organizm człowieka aktywuje szereg mechanizmów komórkowych, aby zapobiegać zapaleniom i przezwyciężać je. Jednym z nich jest układ oksygenazy-1 hemu (HO-1), który zmniejsza stres oksydacyjny i zapalny. HO-1 jest białkiem, które rozkłada jeden ze składników hemoglobiny krwi (hem) i generuje CO. Podczas niedawnych badań odkryto oddziaływania CO z mitochondriami, organellami komórkowymi generującymi energię w postaci ATP. Podczas finansowanego przez UE projektu INFLAM-MITO-CO (Mechanistic studies on carbon monoxide (CO)-induced modulation of mitochondrial function in neuroinflammation) przetestowano hipotezę, zgodnie z którą w przeciwzapalnym działaniu układu HO-1/CO pośredniczą mitochondria. Szczególny nacisk położono na wpływ CO na metabolizm i nasilenie zapalenia w komórkach mikrogleju. Są to immunologiczne komórki występujące w mózgu i odpowiadające z zapalenia układu nerwowego. Wcześniej badano w laboratoriach projektu molekuły uwalniające CO (CO-RM), których zadaniem jest kontrolowane dostarczanie CO do komórek. Naukowcy postawili sobie za zadanie zaprojektować molekuły o podwójnej funkcji, aby maksymalizować właściwości ochronne układu HO-1/CO. W ramach projektu zsyntetyzowano i scharakteryzowano szereg CO-RM pod kątem ich korzystnych właściwości w komórkach ssaków. Molekuły te aktywowały układ HO-1/CO w komórkach serca, mikrogleju mózgu i komórkach zapalnych w krążeniu, jak również łagodziły zapalenie. Powyższe wyniki potwierdzają możliwość utworzenia CO-RM o podwójnej funkcji oraz stanowią inspirację dla prac nad nowymi strukturami chemicznymi. W ramach badań nad metabolizmem uczeni prowadzili szczegółową analizę funkcji mitochondriów, które wykorzystują tlen do produkcji energii w komórkach. Ustalili, że przy niskim poziomie CO dochodzi do rozprzężenia między zużyciem tlenu a wytwarzaniem energii. Takie rozprzężenie stanowi proces regulatorowy, chroniący mitochondria przed szkodliwym działaniem stresu oksydacyjnego. Wyniki projektu potwierdzają, że do tego rozprzężenia dochodzi po indukcji HO-1 w komórce, co sugeruje, że efekt ten jest spowodowany endogennym CO. Wydaje się więc, że CO ma korzystne działanie poprzez bezpośredni wpływ na funkcje mitochondrium. W projekcie uzyskano ważne dane na temat syntezy i funkcji potencjalnie użytecznych, nowych narzędzi terapeutycznych, które korzystają z układu ochronnego HO-1/CO. Wyniki te potwierdzają, że CO jest ważnym modulatorem metabolizmu komórek, a wiedza ta pozwoli w przyszłości tworzyć celowane farmaceutyki przeciwzapalne.
Słowa kluczowe
Tlenek węgla, zapalenie, choroby neurodegeneracyjne, oksygenaza-1 hemu, INFLAM-MITO-CO
