A sejtfal csatornái

A természettudósok, írók és az emberiség békéjéért harcolók legmagasabb kitüntetése a Nobel-díj, melyet minden év decemberében, az alapító halálának évfordulóján adnak át Stockholmban.

kutatás, nobel, sejtfal, csatornákás, csatornák | Gyógy-ír   Kisalföld
Orvosi-élettani Nobel-díj: 1991

1991-ben két német tudós, Bert Sakman 49 éves orvos és Erwin Neher 47 éves fizikus kapta az orvosi-élettani Nobel-díjat, a Nobel-bizottság indoklása szerint "a sejtek ioncsatornájának létezését és működését érintő felfedezéseikért".

Bert Sakman 1942-ben született Németországban (porosz származású anyai nagyapja a bangkoki királyi udvar orvosa volt, ő alapította az első sziámi [thaiföldi] kórházat). Bert Sakman érdeklődése már gyermekkorában a technikai dolgok felé irányult, motor-, autó-, repülőgépmodelleket épített, mérnöki pályára készült. Középiskolában már a biológia is érdekelte, s a Türingiai Egyetem orvoskarára iratkozott be. Ebben az időben általános gyakorlat volt a különböző orvosi egyetemek látogatása, Freiburgban, Berlinben és Párizsban tanult, majd Münchenben fejezte be tanulmányait. Doktori fokozatát a müncheni Kraepelin Intézetben szerezte meg, itt elektrofizikai kísérleteket folytatott. Az intézet szoros kapcsolatot tartott a műszaki egyetem kutatóival. Ekkor került kapcsolatba E. Neher fizikussal, akivel együtt végezte az ideg-izom működés kapcsolatára vonatkozó elektrofizikai vizsgálatait. Ezt a témát különböző külföldi intézetekben is tanulmányozta. A göttingeni Max Planck Intézetben lehetőséget kapott egy saját biofizikai-kémiai laboratórium kialakítására, s E. Neher is a laboratórium munkatársa lett.

Együttműködésük korszakalkotó felfedezésekhez vezetett, 15 éven át dolgoztak együtt. Később Sakman a Németországban folyó molekulárbiológiai kutatások központjában, a heidelbergi Max Planck Intézetben a sejtélettani osztály vezetője lett.

Erwin Neher 1944-ben született Németországban. Tanulmányait a müncheni műegyetemen és a Visconsini Egyetemen (USA) végezte. Öt éven át a müncheni Max Planck Pszichiátriai Intézetben dolgozott, majd a göttingeni Max Planck Intézet professzora, s B. Sakman munkatársa lett. Ösztöndíjasként az Egyesült Államok több kutatóintézetében végzett biofizikai kutatásokat. 1991-ben Sakmannal megosztva Nobel-díjat kapott. A két fiatal kutató 1947-ben kezdte a sejtmembrán (sejthártya) ioncsatornáinak működését tanulmányozni.

A sejthártyának egyik legfontosabb tulajdonsága, hogy nem engedi át válogatás nélkül a különböző anyagokat. Nem kivételek ez alól az elektromos töltéssel rendelkező életfontosságú ionok (nátrium-, kálium-, kalcium-, kloridion stb.) sem. Sok kutató már biztos volt abban, hogy a sejt felszínén léteznek olyan csatornák, melyeken keresztül az ionok áthaladnak a sejt belsejébe és ott élettani folyamatokat hoznak létre, de erre semmi bizonyíték, működési mechanizmusukra pedig semmiféle kísérleti adat nem volt. Az is feltételezhető volt, hogy ezek a csatornák általában zárva vannak, s elektromos vagy kémiai ingerre megnyílnak. Elsősorban az ideg-izom ingerület áttevődésénél tételeztek fel ilyen hatást.

Sakman és Neher elhatározták, hogy megmérik azt az ionáramot, mely egyetlen sejt egyetlen ioncsatornáján halad át. Erre a célra dolgozták ki a patch-clamp módszert, mely magyarul talán folt-zárlat technikának nevezhető. Egy nagyon vékony, 1-1,5 mikrométer (a milliméter ezredrésze) átmérőjű üvegpipettát készítettek, melyet a sejt felszínéhez érintettek. Az a membránfoltocska (patch), mellyel a pipetta szájadéka érintkezik, 5-20 négyzetmikrométer, ezen a felületen egy vagy néhány ioncsatorna fordul elő. A mérés vázlatát az ábra szemlélteti. Ezzel a finom eljárással mérni tudták az ioncsatornán átfolyó egész kicsi áramot és megnézhették, hogy mit csinál egyetlen molekula néhány milliszekundum alatt.

Első közleményük a Nature-ben jelent meg, ebben az ideg és izom közötti kapcsolat molekuláris mechanizmusát írták le. Munkájuk óriási érdeklődést keltett a szakemberek körében. Sakman és Neher bebizonyították, hogy bizonyos anyagok határása az ioncsatornák megnyílnak, a nyitás és a zárás pillanatszerű jelenség és a csatornák egymástól függetlenül, önállóan működnek. Ezzel a technikával nemcsak az ideg-izom ingerület terjedése követhető nyomon, de pl. jelentős adatokat szolgáltat egyéb szervek, szövetek működésének megértéséhez. Pl. a szívműködés folyamatában legalább négyféle káliumcsatorna, két különböző kalciumcsatorna, egy nátriumcsatorna és egy klórcsatorna pontosan összehangolt működésére van szükség.

A ritmuszavarok egy részének hátterében az ingerképző rendszer kalciumcsatornáinak túlfokozott működése áll. Ma már a mindennapos orvosi gyakorlatban alkalmaznak olyan gyógyszereket (ún. kalciumantagonistákat), melyek a kalciumcsatornát blokkolják és ezzel az ingerképző rendszer túlműködését csökkentik. A szív egyéb betegségeiben és a magas vérnyomás kezelésében is fontosak ezek a gyógyszerek.

A patch-clamp alkalmazásával a cukorbetegség esetében is megtalálták az ioncsatornák szerepét, amennyiben a cukorbetegség egyik formájánál az inzulintermelő hasnyálmirigysejtek káliumcsatornái nem záródnak. A cukorbetegség kezelésére alkalmazott gyógyszerek között azóta alkalmaznak olyant, amely ezt a hibát korrigálja.

A gyakran halálos végű, öröklött betegség, a cisztikus fibrózis kórokának felderítése is a patch-clamp módszer segítségével történt. Ebben a betegségben számos szövetben - pl. tüdő, verejtékmirigyek, hasnyálmirigy - elégtelen az elektrolitelválasztás (elektrolit = elektromos töltésű ionokat tartalmazó anyag). Emiatt ezek a szervek sűrű, tapadós váladékot választanak ki, ami az adott szerv működésében súlyos zavarokat okoz. Az ioncsatorna-vizsgálatok felderítették, hogy ebben a betegségben a hámsejtek klórcsatornáinak működészavara áll fenn. A patch-clamp módszer mélyebb betekintést tett lehetővé a sejt anyagcseréjébe, ezzel mód nyílt az ott található rendellenességek kezelésére.

| kutatás, nobel, sejtfal, csatornákás, nobel, sejtfal, csatornák
2002-07-29 11:50:21
hírdetés
hirdetés
hírdetés

Web Design & Development Prowebshop