Dalmatiner

Da jeg var 13 år, fikk familien en dalmatiner. Valget av rase var motivert av min fars ambivalens til hundehold. En hvit hund med svarte prikker var et passe ironisk valg. Dalmatineren fikk navnet Polka, med henvisning til polka dots, et regelmessig mønster av like store sirkler som var populært bikinimønster i mine foreldres ungdom.

Polka var ikke perfekt. Prikkene var for mange, og fløt over i hverandre. Men de svarte prikkene var skarpt avgrenset mot det hvite. Hvordan er det mulig at ellers helt like celler som ligger rett ved siden av hverandre likevel kan ha ulik farge? Svaret har betydning for å forstå hvorfor autoimmune sykdommer ofte rammer bare ett bestemt organ.

Hver eneste celle i kroppen har en full kopi av arvemassen. Menneskets arvemasse eller genom inneholder omtrent 25 000 gener. Det betyr at hver eneste celle i kroppen har 25 000 gener til disposisjon. Likevel brukes bare en mindre del av dem til enhver tid. Genene er oppskriftene på cellenes byggestener, og det er bare noen av disse oppskriftene som trengs for å lage en bestemt celletype, mens andre av oppskriftene trengs for å lage en annen celletype. Det at celler er forskjellige og bruker ulike oppskrifter, er helt avgjørende for at vi kan utvikle oss fra en befruktet eggcelle til et fullt utviklet individ som består av milliarder av celler som samarbeider og deler oppgavene seg imellom.

De svarte, regelmessige prikkene i en dalmatiners hvite hud er resultat av bevisst avl. Men skarpe grenser mellom ulike pigmenter i huden er også resultat av tilpasning til miljøet: Sebraens striper bidrar til å holde det store dyret delvis usynlig i spillet mellom lys og skygge i det høye gresset på savannen. Gener som styrer at naboceller har ulik farge er dermed blitt fremelsket gjennom generasjoner av dyr.

Alle kroppens celler innholder alle genene, men bruker bare en mindre del av dem til en hver tid. Naboceller kan derfor bruke ulike gener, og produsere ulike proteiner. Den hvite cellen bruker bare gen B, mens den svarte nabocellen også bruker gen A som gjør at cellen produserer "svarte" proteiner. Biter av proteinene vises på overflaten av cellene, bundet til HLA-klasse I molekyler. Dette gir grunnlag for sykdommer der immunforsvaret ødelegger bestemte celler og sparer andre.

Den hvite hudcellen bruker bare gen B, mens den svarte nabocellen også bruker gen A. Gen A gjør at cellen lager «svarte» proteiner. «Alle» proteiner inni cellen blir også vist fram som biter bundet til HLA-klasse I molekyler på overflaten av cellene. For T-cellene vil derfor den svarte cellen «se» forskjellig ut fra den hvite.

I prinsippet blir alle proteiner som produseres i cellen også presentert på overflaten som peptider bundet til HLA-molekyler. De svarte hudcellene produserer fargete proteiner som de hvite ikke har. De svarte cellene vil kunne vise fram HLA-molekyler med biter fra de «svarte» proteinene. Slike HLA-peptidkombinasjoner mangler på de hvite cellene. Det er derfor fullt mulig å tenke seg et selektivt immunologisk angrep på de svarte hudcellene, mens de hvite blir spart. Faktisk finnes det en hudsykdom, vitiligo, der pigmentet i huden blir helt eller flekkvis borte. Årsaken til vitiligo er ukjent, men en sannsynlig mulighet er at immunforsvarets celler dreper de pigmentproduserende melanocyttene i huden.

Tilsvarende er det for mange andre sykdommer, der vi tror immunforsvaret er involvert. Fordi celler med en bestemt funksjon i et bestemt organ kan være de eneste i hele kroppen som bruker visse gener og dermed uttrykker bestemte proteiner, vil de kunne være de eneste cellene som blir rammet hvis immunforsvaret ved en feil skulle finne på å gå til angrep.

Polka levde med sine langt fra perfekte prikker hele livet. Min største skuffelse som hundeeier var at prikkene hennes ikke var bra nok for videre avl. Men som immunologisk eksempel fungerer de jo som bare det!

Blogginnlegg av Anne Spurkland, publisert 1. mars 2013.

Lørdagsbrus

Da jeg var barn fikk vi unger av og til en brus på deling på lørdag. Dette var før litersflaskenes tid, så det var stor vitenskap å få delt brusen likt. Den som ikke delte fikk velge først. Det var derfor viktig at de to glassene ble så like som overhodet mulig. Slik er det ikke nødvendigvis for immunforsvarets celler.

Det er umulig å snakke om hvordan immunforsvaret fungerer uten å komme inn på at celler kan dele seg. Hvordan det skjer er avgjørende for alt som har med kropp og helse å gjøre. Når en celle deler seg og blir til to nye celler, inneholder de to dattercellene en nøyaktig kopi av alt arvematerialet, hele oppskriftsboken, som fantes i morcellen. De to nye cellene kan selvsagt også dele seg, så på kort tid kan en enkelt celle bli til svært mange celler. Celledeling er derfor en prosess som er nøye regulert. Hvis en celle begynner å dele seg uten kontroll har vi fått starten på en kreftsvulst. Det kan raskt utvikle seg til å bli livstruende, fordi kreftcellene fortrenger og tar ressursene fra de friske cellene.

En celle som deler seg kan gi to like datterceller (I) som ikke alltid er lik morcellen. Hvis cellen er asymmetrisk før deling, kan dattercellene bli ulike (II). Asymmetrisk deling gjør det mulig å beholde en kopi av morcellen og samtidig få datterceller med nye egenskaper.

Selv om alle dattercellene har arvet hele oppskriftsboken, bruker de ikke nødvendigvis alle de samme oppskriftene som morcellen gjorde. Spesielt gjelder dette immunceller som blir stimulert til å dele seg i forbindelse med en infeksjon. Akkurat som våre egne barn, vokser disse dattercellene opp i et annet miljø enn vi selv. Det påvirker hvilke gener de tar i bruk, og hvordan de oppfører seg. Slik kan dattercellene bli bedre i stand til å bekjempe infeksjonen enn morcellen var, ikke bare fordi de er flere, men også fordi de er mer effektive. 

Når en celle deler seg, overtar dattercellene også alt det øvrige morcellen besto av, omtrent som når vi barn delte lørdagsbrus. Men i motsetning til oss barn, er det ikke alltid at de to dattercellene deler «brusen» helt likt. Denne skjevdelingen kan gi grunnlag for ulik utvikling av de to dattercellene, selv om omgivelsene ellers er like. En viktig forutsetning for at vi skal ha et velfungerende immunforsvar gjennom hele livet er at det alltid finnes stamceller i beinmargen som kan dele seg og gi opphav til nye immunforsvarsceller. Slike celler kan dele seg skjevt, slik at den ene dattercellen forblir lik som morcellen, mens den andre dattercellen utvikler seg videre, deler seg og gir opphav til mer spesialiserte celler.

Mange år etter at lørdagsbrus var et av ukens høydepunkt, er jeg fortsatt tilhenger av å dele godene likt. Men for immunforsvarets modne celler kan skjevdeling i noen tilfelle være mer hensiktsmessig. Nye funn tyder på at i starten av en immunrespons kan både T- og B-celler dele seg skjevt. Slik kan en dattercelle ta vare på minnet om den angripende mikroben gjennom et langt liv, mens den andre dattercellen tar opp kampen mot fienden her og nå.

Blogginnlegg av Anne Spurkland, skrevet 6. november 2012