Το λίπος είναι ένα φυσιολογικό και απαραίτητο μέρος του σώματος. Τα λιποκύτταρα αποθηκεύουν και απελευθερώνουν ενέργεια. Επίσης παίζουν σημαντικό ρόλο στην ορμονική ρύθμιση και την ανοσία. Τις τελευταίες δεκαετίες, υπάρχει μια ανησυχητική αύξηση των μεταβολικών ασθενειών -όπως καρδιαγγειακές παθήσεις, υψηλή αρτηριακή πίεση και διαβήτης- και η επιστημονική προσοχή έχει εστιάσει στη βιολογία και τη χημεία του λίπους, με αποτέλεσμα πληθώρα πληροφοριών σχετικά με τον τρόπο λειτουργίας των λιποκυττάρων. Αλλά τα λιποκύτταρα και οι μεταβολικές τους δραστηριότητες είναι μόνο ένα μέρος της ιστορίας.
Τα γεμάτα λίπος σταγονίδια λιπιδίων, μικροσκοπικές σφαίρες λίπους πολλές φορές μικρότερες από τα λιποκύτταρα, αποτελούν ένα αυξανόμενο θέμα επιστημονικού ενδιαφέροντος. Αυτά τα λιπιδικά σωματίδια, που βρίσκονται μέσα σε διάφορους τύπου κυττάρων -και όχι μόνο στα λιποκύτταρα-είναι ελάχιστα κατανοητά. Μελέτες έχουν αρχίσει να φωτίζουν τη συμμετοχή αυτών των σταγονιδίων στις μεταβολικές λειτουργίες και την κυτταρική προστασία, αλλά ακόμα δεν γνωρίζουμε σχεδόν τίποτα για τη φυσική αυτού του λίπους.
Τώρα, ερευνητές από τη Σχολή Μηχανικών και Εφαρμοσμένων Επιστημών του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια έχουν κοιτάξει πέρα από τη βιοχημεία για να δημοσιεύσουν μια πρωτοποριακή εργασία σχετικά με τη φυσική αυτών των σταγονιδίων, αποκαλύπτοντας ότι αποτελούν πιθανή απειλή για τον πυρήνα ενός κυττάρου. Δημοσίευσαν τα ευρήματά τους στο Journal of Cell Biology και είναι οι πρώτοι που ανακάλυψαν την εκπληκτική ικανότητα των σταγονιδίων λιπιδίων να ανοίγουν και να τρυπούν τον πυρήνα, το οργανίδιο που περιέχει το DNA του κυττάρου. Το διακύβευμα είναι μεγάλο: μια ρήξη του πυρήνα μπορεί να οδηγήσει σε αυξημένη βλάβη του DNA που είναι χαρακτηριστική πολλών ασθενειών, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου.
«Διαισθητικά, οι άνθρωποι θεωρούν το λίπος ως μαλακό», λέει ο Dennis Discher, καθηγητής στο Τμήμα Χημικής και Βιομοριακής Μηχανικής του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια. «Και σε κυτταρικό επίπεδο είναι. Αλλά στο μικρό μέγεθος σταγονιδίου, που μετράει μόλις λίγα μικρά αντί για εκατοντάδες μικρά ενός ώριμου λιποκυττάρου, σταματά να είναι μαλακό. Μπορεί να κάμψει άλλα πράγματα. Μπορεί να παραμορφώσει, να βλάψει, να σπάσει». «Φανταστείτε», προσθέτει η Irena Ivanovska, Ερευνητική Συνεργάτρια στο Εργαστήριο Μοριακής και Κυτταρικής Βιοφυσικής του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, «να προσπαθείτε να σκάσετε ένα μπαλόνι με τη γροθιά σας. Αδύνατον. Δεν θα το τρυπήσετε. Τώρα φανταστείτε να προσπαθείτε να το σκάσετε με ένα στυλό. Αυτή είναι η διαφορά μεταξύ ενός λιποκυττάρου και των μικρών σταγονιδίων λίπους μέσα σε ένα κύτταρο στο σώμα. Είναι μια θεμελιώδης φυσική διαφορά, όχι μεταβολική».
Η έρευνα αυτή υπογραμμίζει ότι ο ρόλος του λίπους στο σώμα είναι πολύ περισσότερο από έναν απλό αριθμό στη ζυγαριά. Είναι για το πώς το λίπος λειτουργεί σε κλίμακες μικρότερες από ένα κύτταρο και εγκυμονεί φυσικούς κινδύνους για τα κυτταρικά συστατικά, ακόμη και σε επίπεδο DNA».
Το έργο της ομάδας βασίζεται σε μια δεκαετία θεμελιώδους έρευνας, συμπεριλαμβανομένων των κορυφαίων συνεισφορών της Ivanovska, σχετικά με τις συμπεριφορές των πυρηνικών πρωτεϊνών που δίνουν στον πυρήνα τις προστατευτικές δομικές του ιδιότητες. Αυτές οι πρωτεΐνες είναι δυναμικές, για να ανταποκρίνονται στα μηχανικά τους περιβάλλοντα και παρέχουν ό,τι χρειάζεται ο πυρήνας για να διατηρήσει την ακεραιότητά του.
«Υπάρχει μια συνεχής διαδικασία αποκατάστασης της βλάβης του DNA που συμβαίνει στα κύτταρα», λέει η Ivanovska. «Για να συμβεί αυτό, ο πυρήνας πρέπει να έχει αρκετές πρωτεΐνες επιδιόρθωσης του DNA. Εάν ένας πυρήνας σπάσει, αυτές οι πρωτεΐνες διασκορπίζονται και δεν μπορούν να επιδιορθώσουν τη βλάβη εγκαίρως. Αυτό προκαλεί συσσώρευση βλάβης στο DNA και μπορεί ενδεχομένως να οδηγήσει σε καρκινικό κύτταρο».
Το κύτταρο ζει σε ένα δυναμικό περιβάλλον όπου τα πράγματα μπορούν και πάνε στραβά. Έχει όμως και έναν στρατό μοριακών βοηθών που πάντα εργάζονται για τη συντήρηση και την επισκευή του. «Το πρόβλημα είναι», λέει ο Discer, «όταν ένας πυρήνας τίθεται σε κίνδυνο -από τοξίνες, υπερβολική έκθεση σε ακτίνες UV ή αυτά τα γεμάτα λίπος σταγονίδια λιπιδίων. Τότε υπάρχει ισχυρή πιθανότητα βλάβης του DNA και αυτό έχει συνέπειες για την υγεία».
Περισσότερες πληροφορίες: Irena L. Ivanovska, Michael P. Tobin, Tianyi Bai, Lawrence J. Dooling, Dennis E. Discher. Small lipid droplets are rigid enough to indent a nucleus, dilute the lamina, and cause rupture. Journal of Cell Biology, 2023; 222 (8) DOI: 10.1083/jcb.202208123.
