Rostliny nás vyživují a léčí, komunikují s námi pomocí exosomů (1/2)

Ali Le Vere, B.S. a Sayer Ji

Věda v nedávné době připustila, že mnohobuněčné organismy používají ke komunikaci mimo jiné tzv. exosomy. Jedná se o specializované váčky v nanovelikosti, jejichž vnější vrstvu tvoří membrána a které se odlučují z nitrobuněčných membrán (Zomer et al., 2010). Exosomy obsahují řadu proteinů, bioaktivních lipidů a nekódující RNA, což je druh nukleotidu, jenž je transkribován z DNA, ale nepřevádí se na proteiny – už jen toto popírá ústřední dogma biologie. Nekódující RNA se skládá z mikroRNA (miRNA) a malé RNA; obojí je intenzivně zapojeno do genové exprese.

Při experimentech se podařilo demonstrovat, že tento „náklad“ obsažený v exosomech může sloužit jako mimobuněčný posel, jenž předává informace z jedné buňky do druhé. Původně se předpokládalo, že buňky si vyměňují zprávy jen pomocí sekrece bílkovin, jako jsou hormony, cytokiny a neurotransmitery, které vždy jedna buňka uvolní a v druhé se navážou na příslušné receptory (a pak následují příslušné fyziologické efekty). Nové poznatky však ukazují, že podobnou komunikaci zajišťují exosomy.

Exosomy se původně vyvinuly v rostlinách jako prostředek komunikace mezi rostlinnými buňkami a jako prostředek modulace první linie vrozené imunitní obrany, kterou rostliny nasazují při invazi patogenů. Když se však tyto exosomy osvobodí v našem trávicím traktu poté, co pozřeme nějakou jedlou rostlinu, dochází ke komunikaci také – jedná se vlastně o přímou genetickou komunikaci vnějšího životního prostředí s naším tělem. V nedávném experimentu na myších byly za účelem testování tohoto konceptu použity exosomům podobné částice z hroznového vína.

Exosomy z hroznového vína předcházely patologiím střev

Po zkonzumování tyto částice pronikaly slizniční výstelkou střeva a stimulovaly biochemickou dráhu Wnt/β-katenin, která stimuluje růst střevních kmenových buněk. Kmenové buňky se, jak je známo, prostřednictvím mitózy, čili buněčného dělení, dokážou diferencovat do různých specializovaných buněk a pak nahrazují buňky, které jsou zničené, staré apod. Jsou tudíž klíčovou součástí systému buněčných oprav.

Když se kmenová buňka rozdělí na dvě nové, dceřiné buňky mohou buď zůstat kmenovými, nebo se diferencovat na buňky s přesně určenou funkcí. Naproti tomu finálně diferencované buňky, jako jsou buňky srdce, krvinky či neurony, se za normálních okolností nemnoží a od kmenových buněk se liší i tím, že nejsou schopny dlouhodobé sebeobnovy.

Vraťme se však k oné studii na myších, v níž exosomy z hroznového vína chránily myši před rozvojem chemicky vyvolané ulcerózní kolitidy. Tuto ochranu jim poskytly právě kmenové buňky. Když myši dostávaly dvakrát denně dva miligramy exosomů, došlo k „ohromujícímu zlepšení stavu střeva“ navzdory působení dextransulfátu sodného. Myši, které dostávaly exosomy, žily téměř dvakrát déle než kontrolní skupina.

U těchto myší zůstala do značné míry zachována normální histologie střeva, nadto došlo k expresi genů, které kontrolují růst a množení kmenových buněk. Jak uvedli autoři (Ju et al., 2013), „na myším modelu ulcerózní kolitidy podporovaly exosomům podobné částice (GELNs) dramatické množení střevních kmenových buněk, což vyvolalo intenzivní zrychlení regenerace střevního epitelu a rapidní regeneraci střevní architektury po celé délce střeva.“

Nadto exosomové částice nevykazovaly žádnou toxicitu. Tyto výsledky jsou velmi slibné, neboť tyto „exosomům podobné nanočástice“ se zdaleka nevyskytují jen v hroznovém víně, nýbrž v celé řadě rostlin, které jíme.

Co to znamená pro léčbu střevních problémů a autoimunitních onemocnění  

Díky rychlé regeneraci střevního epitelu, neboli výstelky o tloušťce jediné buňky, která v podstatě slouží jako hranice mezi vlivy vnějšího světa (=potravou) a vnitřkem našeho organismu, se můžeme bránit proti potravinovým antigenům, toxickým chemikáliím, komensálním a patogenním mikrobům a endotoxinům, jako je lipolysaccharid (LPS), vylučovaný gramnegativními bakteriemi, které nám plavou ve střevech. Tato tenounká vrstva určuje, zda bude obsah střevní trubice vstřebán, nebo vypuzen z těla. Tudíž pokud je tato vrstvička poškozená, ať už působením toxinů, farmak, stresu, dysbiózy nebo nutričně chudé stravy, střevní bariéra funguje hůře a tím vzniká podhoubí pro rozvoj autoimunitních onemocnění a jiných patologických stavů.

Zvýšenou propustnost střevní stěny, čili syndrom prosakujícího střeva, lze napravit pomocí namnožení progenitorových buněk, které se skrývají ve střevních kryptách, jakýchsi jamkách mezi střevními klky. Jak se klky uvnitř opotřebovávají vlivem průchodu tráveniny, stěhují se do nich kmenové buňky uložené v kryptách a nahrazují je. Takovýmto způsobem nám střevní kmenové buňky poskytují ochranu před abnormalitami, které by se ve střevní stěně jinak vyskytovaly.

Schopnost hroznových exosomových částic migrovat skrz střevní hlen, začleňovat se do kmenových buněk a podporovat jejich dělení nabízí úplně novou možnost léčby nejen chorob střev, ale i autoimunitních poruch, v nichž hraje zvýšená střevní propustnost významnou roli. Vskutku je tomu tak – zvýšená střevní propustnost je podle vědeckých poznatků jednou z podmínek rozvoje snad každé autoimunitní choroby, přinejmenším tedy těch, u nichž byla tato souvislost zkoumána. Těch ovšem není málo: Bechtěrevova choroba, celiakie, Crohnova choroba, roztroušená skleróza, revmatoidní artritida, diabetes 1. typu, ulcerózní kolitida a atopické poruchy, jako je alergie a astma (Fasano, 2012; Drago et al., 2006; Westall, 2007; Edwards, 2008; Yacyshyn & Meddings, 1995; Martinez-Gonzalez et al., 1994; Schmitz et al., 1999; Hijazi et al., 2004). Vzhledem ke své jedinečné schopnosti putovat střevem, najít si svou cestu ve střevním hlenu, lokalizovat kmenové buňky a ty významně podpořit v množení mohou exosomy představovat velmi zajímavou možnost léčby idiopatického zánětu střev a jiných problémů, pro něž je typické vážné poškození střevního epitelu.

Exosomy jako prostředek komunikace mezi rostlinami a zvířaty

Protože exosomy vznikají ve všech rostlinných a živočišných organismech, vyslovili někteří vědci hypotézu, že by mohly sloužit jako mezidruhový komunikační prostředek, ba dokonce jako komunikační prostředek mezi rostlinnou a živočišnou říší. Z biologického hlediska je tento koncept přijatelný: denně nám střevy prochází miliardy strávených rostlinných exosomů, které působí na vnitřní rozhraní našeho těla, představované hlenovou výstelkou našeho trávicího traktu.

Studie, jíž jsme se věnovali na začátku článku, má potenciál změnit aktuální paradigma, neboť přináší důkaz existence obousměrné komunikační sítě mezi rostlinami a živočichy a tato síť je založena na předávání exosomů. Lze říci, že rostlinné exosomy hovořily se živočišnými buňkami. Existenci této komunikace potvrdily i předchozí studie, ty se nicméně zaměřily přímo na nekódující mikroRNA (miRNA), kterou ovšem přenášejí taktéž exosomy. Tato miRNA disponuje potenciálem ovlivnit naši genovou expresi a tím i lidskou fyziologii. Výzkum ukázal, že rostlinná mikroRNA z jídla se nachází v krevním séru a tkáních zvířat (Zhang et al., 2012). Jelikož se tyto jednovláknové RNA v potravinách rostlinného původu podobají lidským RNA, sdílejí s nimi tzv. molekulární homologii a podle některých vědců by se daly využít u nejrůznějších chorob, ale i v boji proti stárnutí (Yu-Chen et al., 2017; Zhao et al., 2017).

-pokračování-