Qelizat në trupin tonë janë si qytete të zëna, që funksionojnë me një sistem të bazuar në hekur dhe përdorin peroksidin e hidrogjenit (H₂O₂) jo vetëm për të pastruar rrëmujat, por edhe për të dërguar sinjale kritike. Normalisht, kjo funksionon mirë, por nën stres, siç janë inflamacioni ose një shpërthim energjie, stresi oksidativ dëmton qelizat në nivelin gjenetik.
Kjo ndodh sepse hekuri dhe H₂O₂ reagojnë në atë që quhet reaksioni i Fenton-it, duke prodhuar radikale hidroksili, molekula shkatërruese që sulmojnë ADN-në dhe ARN-në pa dallim. Por ka një kthesë. Në prani të dioksidit të karbonit—atë gaz shqetësues që po ndikon në ndryshimet klimatike globale—qelizat tona fitojnë një armë të fshehtë në formën e bikarbonatit, i cili ndihmon në ruajtjen e niveleve të balancuara të pH-së.
Një ekip kimistësh nga Universiteti i Utah-ut ka zbuluar se bikarbonati nuk vepron thjesht si një buffer pH, por gjithashtu ndryshon vetë reaksionin e Fenton-it në qeliza. Në vend që të prodhohen radikale hidroksili kaotike, reaksioni prodhon radikale karbonate, të cilat ndikojnë ADN-në në një mënyrë shumë më pak të dëmshme, sipas Cynthia Burrows, profesore e shquar e kimisë dhe autore kryesore e studimit.
Punimi i tyre po publikohet këtë javë në *Proceedings of the National Academy of Sciences* dhe është aktualisht i disponueshëm në serverin e paraprinteve bioRxiv.
“Ka shumë sëmundje dhe gjendje që kanë stresin oksidativ si komponent. Kjo përfshin shumë lloje të kancerit, praktikisht të gjitha sëmundjet e lidhura me moshën, dhe shumë sëmundje neurologjike,” tha Burrows. “Po përpiqemi të kuptojmë kiminë themelore të qelizave nën stres oksidativ. Kemi mësuar diçka rreth efektit mbrojtës të CO₂ që mendoj se është me të vërtetë e thellë.”
Bashkautorët përfshijnë Aaron Fleming, profesor hulumtues, dhe kandidatin për doktoraturë Justin Dingman, të dy anëtarë të Laboratorit Burrows.
Pa praninë e bikarbonatit ose CO₂ në reaksionet eksperimentale të oksidimit të ADN-së, kimia gjithashtu ndryshon. Radikalet e lira të krijuara, radikali hidroksil, janë jashtëzakonisht reaktive dhe godasin ADN-në si një shpërthim çiftesh, duke shkaktuar dëme kudo, tha Burrows.
Në kontrast, zbulimet e ekipit të saj tregojnë se prania e bikarbonatit nga CO₂ i tretur ndryshon reaksionin për të krijuar një radikal më të butë që godet vetëm guaninën, shkronjën *G* në kodin tonë gjenetik katërshkronjëshe.
“Si të hedhësh një shigjetë drejt qendrës së tabelës ku *G* është në qendër të objektivit,” tha Burrows. “Rezulton se bikarbonati është një buffer kryesor brenda qelizave tuaja. Bikarbonati lidhet me hekurin dhe ndryshon plotësisht reaksionin e Fenton-it. Nuk krijoni më ato radikale super reaktive që të gjithë i kanë studiuar për dekada.”
Çfarë nënkuptojnë këto zbulime për shkencën? Potencialisht shumë.
Për fillim, zbulimi i ekipit tregon se qelizat janë shumë më “të zgjuara” sesa mendohej më parë, gjë që mund të ndryshojë mënyrën se si kuptojmë stresin oksidativ dhe rolin e tij në sëmundje si kanceri ose plakja.
Por kjo gjithashtu ngre mundësinë që shumë shkencëtarë që studiojnë dëmtimin qelizor mund të kenë kryer eksperimente laboratorike në mënyra që nuk pasqyrojnë botën reale, duke bërë që rezultatet e tyre të jenë të dyshimta, tha Burrows. Kimistët dhe biologët kudo rrisin qelizat në kulturë indore në një inkubator të vendosur në 37°C, ose temperaturën e trupit. Në këto kultura, nivelet e dioksidit të karbonit rriten në 5%, ose rreth 100 herë më të përqendruara sesa ato që gjenden në atmosferë.
Niveli i lartë i CO₂ rikrijon mjedisin që qelizat zakonisht banojnë ndërsa metabolizojnë lëndët ushqyese; megjithatë, ky humbet kur studiuesit fillojnë eksperimentet jashtë inkubatorit.
“Ashtu si të hapësh një kanaçe birre. Liron CO₂ kur i nxjerr qelizat nga inkubatori. Është si të bësh eksperimente me një gotë birre të hapur prej një dite. Është e sheshtë. Ka humbur CO₂-në, bufferin e saj të bikarbonatit,” tha Burrows. “Nuk e ke më mbrojtjen e CO₂ për të moduluar reaksionin e hekurit me peroksidin e hidrogjenit.”
Ajo beson se duhet shtuar bikarbonat për të siguruar rezultate të besueshme nga këto eksperimente.
“Shumë njerëz lënë jashtë bikarbonatin/CO₂ kur studiojnë oksidimin e ADN-së sepse është e vështirë të merresh me largimin e vazhdueshëm të CO₂,” tha Burrows. “Këto studime sugjerojnë se për të marrë një pamje të saktë të dëmit që ADN-ja pëson nga proceset normale qelizore si metabolizmi, studiuesit duhet të jenë të kujdesshëm që të imitojnë kushtet e duhura të qelizave dhe të shtojnë bikarbonat, pra pluhur pjekjeje!”
Burrows parashikon që studimi i saj mund të sjellë rezultate të papritura që mund të përfitojnë hulumtimet në fusha të tjera. Laboratori i saj shpreson të studiojë efektin e CO₂ te njerëzit e kufizuar në hapësira të mbyllura, si kapsulat hapësinore dhe nëndetëset.
“Keni astronautë në një kapsulë që jetojnë dhe marrin frymë, dhe ata nxjerrin CO₂. Problemi është se sa shumë CO₂ mund të përballojnë në mënyrë të sigurt në atmosferën e tyre? Një nga gjërat që kemi zbuluar është se, të paktën në terma të kulturës së indeve, CO₂ ka një efekt mbrojtës nga disa nga dëmtimet e rrezatimit që këta astronautë mund të përjetojnë.
“Pra, ajo që mund të dëshironi të bëni është të rrisni nivelin e CO₂. Sigurisht që nuk dëshironi të shkoni shumë lart, por ta mbani pak më të lartë mund të ketë një efekt mbrojtës kundër rrezatimit, i cili gjeneron radikale hidroksili.”
