Délka telomer ovlivňuje riziko emfyzému

Emfyzém neboli rozedma plic je chronické plicní onemocnění charakterizované nadměrnou vzdušností plicní tkáně. Spolu s chronickou bronchitidou bývá řazen pod tzv. chronickou obstrukční pulmonální nemoc. Jednou z hlavních příčin vzniku této choroby je dlouhodobé kouření. Emfyzém samotný ale často může vzniknout i na genetickém podkladě. Respektive existují silné genetické predispozice, které zvyšují pravděpodobnost rozvoje emfyzému, zejména pokud dotyčná osoba holduje kouření. Telomery jsou speciální koncové části eukaryotních chromozomů. Jejich délka a zkracování má velký biologický význam, je například přímo spojena s procesem stárnutí nejen buněk. Na první pohled se může zdát, že mezi těmito tématy neexistuje přímá souvislost. Nová studie amerických autorů nám ovšem ukazuje, že i délka telomer může souviset s předpoklady k rozvoji takové choroby, jakou je právě emfyzém.

Emfyzém, neboli česky rozedma plic, je chronické onemocnění plicní tkáně charakterizované její nadměrnou vzdušností. Podle přesné definice pak jde o trvalé zvětšení dýchacích cest spojené s destrukcí jejich stěny na úrovni za terminálními (tedy těmi nejmenšími) bronchioly (Musil, 2009). Emfyzém je často zahrnován spolu s chronickou bronchitidou pod tzv. CHOPN neboli chronickou obstrukční pulmonální nemoc (Dindoš, 2005). Tato choroba vzniká nejčastěji jako následek dlouhodobého kuřáctví a projevuje se celou řadou obtíží, typicky chronickým kašlem a dýchacími obtížemi (Dindoš, 2005, Musil, 2009). Jedinci s plicním emfyzémem mají typicky nižší BMI a menší množství tělesného tuku; emfyzém je navíc jeden z rizikových faktorů rozvoje karcinomu plic (Wan a Silverman, 2009).

Emfyzém vzniká jako následek poškození stěny dýchacích cest. Na tomto procesu se podílí celá řada faktorů, například oxidativní stres, různé prozánětlivé faktory, imunokompetentní buňky a různé degradační enzymy (zejména ze skupiny proteáz) (Taraseviciene-Stewart a Voelkel, 2008; Musil, 2009). Z hlediska mezibuněčné hmoty je pro patogenezi emfyzému významná zejména destrukce elastinu (Taraseviciene-Stewart a Voelkel, 2008). Za normální situace k poškození elastinu a jiných proteinů dochází jen minimálně, neboť proteolytické enzymy (proteázy) jsou v rovnováze s látkami, které jejich aktivitu regulují (tzv. antiproteázy). Tato rovnováha může být narušena právě například chronickým kuřáctvím (Taraseviciene-Stewart a Voelkel, 2008), ale také určitou genetickou predispozicí. Genetická deficience alfa1-antitrypsinu byla popsána jako dědičná příčina plicního emfyzému již v roce 1963 (Wan a Silverman; 2009). Příčinou je mutace v genu SERPINA1 lokalizovaného v oblasti 14q32.13 (OMIM: 613490). Jedinci s mutací obou alel genu SERPINA1 (tzv. ZZ genotypem) mají výrazně sníženou hladinu alfa1-antitrypsinu a mají značně zvýšené riziko rozvoje plicního emfyzému - a to zejména pokud jde o chronické kuřáky (Wan a Silverman, 2009).

Uvedený příklad je nejznámější přímou spojitostí genetiky a plicního emfyzému. Zcela určitě se ovšem nejedná o jedinou takovouto asociaci. Například nová studie skupiny amerických vědců (Alder et al., 2011) ukazuje na velmi zajímavou souvislost mezi rozvojem plicního emfyzému a délkou telomer.

Telomerám jsme se zde již nedávno věnovali v podrobném článku (Nové objevy ve výzkumu telomer). Znovu si shrneme jen nejdůležitější fakta. Telomery jsou koncové části eukaryotních chromozomů, které se skládají z komplexu specifických proteinů a repetitivních sekvencí DNA (Samassekou et al., 2010). Telomerické repetice jsou tvořeny sekvencí
5'-TTAGGG-3' (Donate a Blasco, 2011). Na 3' konci telomery DNA vlákno poněkud přesahuje druhý konec (Samassekou et al., 2010). Při každé replikaci DNA v buňce není oblast telomery pokaždé zreplikována kompletně celá, po každé replikaci a rozdělení buňky se tak telomery o něco zkracují (Samassekou et al., 2010). Délka telomer tak vlastně vypovídá o stáří buňky. Existuje dokonce určitý limit buněčných dělení, který může každá buňka za svůj život provést (nazývá se též Hayflickův limit) (Samassekou et al., 2010).

Jak ale mohou telomery souviset s rozvojem plicního emfyzému? Američtí autoři studovali právě takovouto souvislost a to na modelovém organizmu (na myších). Studijní soubor myší byl vystaven vlivu cigaretového kouře celkem po 6 měsíců. Ukázalo se, že u skupiny myší s krátkými telomerami došlo k rozvoji plicního emfyzému. Naopak kontrolní skupina myší s dlouhými telomerami přes stejnou expozici cigaretovému kouři plicní emfyzém nerozvinula (Alder et al., 2011). Podle vědců souvisí kratší telomery s horší schopností buněčné regenerace, což v souvislosti se škodlivými faktory vnějšího prostředí (v tomto případě s tabákovým kouřem) vede k patologickému projevu onemocnění (tedy ke vzniku plicního emfyzému) (Alder et al., 2011).

Výsledky této studie ukazují, jak hodně komplexní může být patogeneze různých chorobných stavů. Přestože plicní emfyzém patří mezi dlouho známá a relativně běžná onemocnění, určité poznatky z jeho komplexní patogeneze nám stále zůstávají utajeny. Každý podobný objev nás pak posouvá opět o něco dál jak v pochopení příčin, tak i v možnostech diagnostiky a dokonce i léčby.

Autor: MUDr. Antonín Šípek

Použité zdroje:

Originální studie:

Alder J. K., Guo N., Kembou F. et al (2011) Telomere Length is a Determinant of Emphysema Susceptibility. Am J Respir Crit Care Med. Online First.

Připraveno podle:

Medical News Today: Shortened Telomere Length Linked To Higher Emphysema Risk

Další použité zdroje:

Dindoš, J. (2005) Nejnovější pokroky v léčbě CHOPN. Medicína pro praxi. 3:103-105.

Donate, L. E., Blasco, M. A. (2011) Telomeres in cancer and ageing. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 366(1561):76-84.

Musil, J. (2009) Chronická obstrukční plicní nemoc - choroba stále aktuální. Interní medicína pro praxi. 11(7 a 8):319-323.

Samassekou, O., Gadji, M., Drouin, R. et al. (2010) Sizing the ends: normal length of human telomeres. Ann Anat. 192(5):284-91.

Taraseviciene-Stewart, L., Voelkel, N. F. (2008) Molecular pathogenesis of emphysema. J Clin Invest. 118(2):394-402.

Wan, E. S., Silverman, E. K. (2009) Genetics of COPD and emphysema. Chest. 136(3):859-66.

Online Mendelian Inheritance in Man, OMIM (TM). Johns Hopkins University, Baltimore, MD. MIM Number: 613490: 9.1.2010: World Wide Web URL: http://omim.org

Obrazové přílohy:

cigareta: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Cigarette_smoke.jpg

telomery: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Telomere.png

laboratorní myši: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Lightmatter_lab_mice.jpg?uselang=cs