Buněčná migrace

Poruchy buněčné motility jsou příčinou řady patologických stavů. Tyto poruchy jsou způsobeny mutacemi v genech pro jednotlivé složky cytoskeletu včetně asociovaných a motorových proteinů, i mutacemi v proteinech buněčných adhezí, případně signálních drah koordinujících motilitu. Poškozené buňky vykazují typicky poruchy vnitrobuněčné motility i celkové buněčné lokomoce. Jedná se o velmi různorodou skupinu onemocnění, na tomto místě zmíníme jen velmi stručně některé příklady takových poruch.

Mužská infertilita. Defekty ve struktuře a funkci  mikrotubulů v bičíku spermií způsobují sníženou pohyblivost, případně úplnou nepohyblivost spermií  a tím mužskou infertilitu. Jedním z příkladů takové poruchy je primární ciliární dyskineze (PCD), vzácné autozomálně recesivní onemocnění,  charakterizované úplnou nebo částečnou nepohyblivostí řasinek a bičíků. Projevuje se zhoršením samočistící funkce epitelů dýchacích cest s následnými rekurentními infekcemi a z nich vyplývajícím trvalým poškozením tkání, infertilitou a v řadě případů také stavem situs viscerum inversus (zrcadlově obrácené uložení nepárových orgánů).  Dosud bylo posáno kolem 30 genů, jejichž mutace způsobují PCD, většina z nich ovlivňuje funkce dyneinových ramen, příčných proteinových spojek a počet i uspořádání mikrotubulových dubletů v bičíku.

Imunodeficience. Mutace v genech regulujících strukturu a funkci aktinového cytoskeletu jsou příčinou vrozených poruch imunity. Klasickým příkladem takové poruchy je Wiskott – Aldrichův syndrom (WAS). Jedná se o X-vázané recesivní onemocnění, způsobené mutacemi v genu pro protein WASP, multifunkční protein nezbytný pro správnou nukleaci a polymeraci aktinových vláken (a tím např. pro vznik imunologické synapse u T – lymfocytů nebo pro tvorbu krevních destiček). Charakteristickými projevy WAS jsou trombocytopenie, rekurentní respirační infekce, krvácivé projevy, zvýšený výskyt autoimunních onemocnění a malignit.

Vrozené vývojové vady. Buněčná migrace je nezbytná pro správný vývoj tkání a orgánů během embryonálního a fetálního vývoje. Defekty v buněčné migraci neuronů jsou příčinou více než 25 syndromů spojených s vrozenými malformacemi mozku. Jako příklad uvádíme Miller-Diekerův syndrom, způsobený mutací v genu LIS1, který kóduje protein účastnící se organizace mikrotubulů v migrujících neuronech a směrování této migrace. Poruchy buněčné migrace mají za následek i malformace skeletu, srdeční vady, poruchy vaskularizace, pigmentace, střevní pohyblivosti a další.

Nádorová onemocnění. Charakteristickou vlastností maligních nádorů je jejich schopnost šířit se organismem z primárního ložiska a zakládat ložiska  vzdálená – metastázy. Nádorové buňky přitom využívají všech způsobů pohybu, které jsme popsali v předchozích oddílech. Zneužívají tak programy, které slouží organismu k vykonávání normálních, fyziologických typů pohybu. Navíc mívají nádorové buňky schopnost přepínat mezi různými typy pohybů – pružně přecházet mezi mezenchymálním a améboidním pohybem, mezi kolektivní migrací a migrací jednotlivých buněk. Tato skutečnost má závažné důsledky i pro vývoj terapií zaměřených na buněčnou invazivitu a metastazování. Pokud se například pokusíme nádorové,  mezenchymálně migrující buňky zastavit tím, že inhibujeme produkci proteolytických enzymů, buňky přepnou na améboidní způsob, který proteolýzu nepotřebuje. Podrobnosti o vlastnostech nádorových buněk a procesu metastazování se dozvíte v přednášce zaměřené na biologii nádorů, ve druhém semestru lékařské biologie.