دانشمندان فهمیدند چرا «سلول‌های زامبی» با افزایش سن در بدن ما جمع می‌شوند
سیستم بازیافت سلولی با بالا رفتن سن ضعیف‌تر می‌شود و در نتیجه سلول‌های ایمنی توان کمتری برای پاکسازی سلول‌های پیرشده یا همان سلول‌های زامبی پیدا می‌کنند. در بدن هر انسان تعدادی سلول وجود دارد که برای همیشه تقسیم شدن را متوقف کرده‌اند، اما هنوز از بین نرفته‌اند…
خلاصه تحلیلی خبر
سیستم بازیافت سلولی با بالا رفتن سن ضعیف‌تر می‌شود و در نتیجه سلول‌های ایمنی توان کمتری برای پاکسازی سلول‌های پیرشده یا همان سلول‌های زامبی پیدا می‌کنند. در بدن هر انسان تعدادی سلول وجود دارد که برای همیشه تقسیم شدن را متوقف کرده‌اند، اما هنوز از بین نرفته‌اند…
موضوعات اصلی: پشتیبانی شبکه، سلول‌های، CMA، موش‌های، پیرشده، ایمنی
سیستم بازیافت سلولی با بالا رفتن سن ضعیف‌تر می‌شود و در نتیجه سلول‌های ایمنی توان کمتری برای پاکسازی سلول‌های پیرشده یا همان سلول‌های زامبی پیدا می‌کنند.
در بدن هر انسان تعدادی سلول وجود دارد که برای همیشه تقسیم شدن را متوقف کرده‌اند، اما هنوز از بین نرفته‌اند. در دوران جوانی، سیستم ایمنی این سلول‌ها را از بدن حذف می‌کند، اما با افزایش سن، تعدادشان در اندام‌های مختلف بیشتر می‌شود و در بروز بیماری‌ها نقش پیدا می‌کنند.
یک گروه پژوهشی با انجام آزمایش روی موش‌ها اکنون بخشی از علت این تجمع را به یک سامانه بازیافت درون سلولی مرتبط دانسته که با افزایش سن عملکرد ضعیف‌تری پیدا می‌کند.
وقتی فعالیت این سامانه کاهش می‌یابد، سلول‌های ایمنی که وظیفه حذف سلول‌های باقی‌مانده را دارند، عملکرد ضعیف‌تری نشان می‌دهند. پژوهشگران همچنین دریافتند ماده‌ای که این سامانه را دوباره فعال می‌کند، توانست میزان سلول‌های پیرشده را در موش‌های مسن به سطحی نزدیک‌تر به موش‌های جوان برساند. دانشمندان این سلول‌های باقی‌مانده را سلول‌های پیرشده یا سنسنت می‌نامند.
این پژوهش به سرپرستی دکتر آنا ماریا کوئروو، استاد برجسته زیست‌شناسی تکاملی و مولکولی و پزشکی در کالج پزشکی آلبرت اینشتین انجام شد.
دکتر کوئروو گفت
در حیوانات مسن، تغییرات مرتبط با افزایش سن هم در سلول‌های پیرشده و هم در سلول‌های ایمنی مسئول حذف آنها رخ می‌دهد و همین مسئله به تجمع این سلول‌های زامبی و نقش آنها در بیماری‌ها کمک می‌کند. با بازگرداندن فعالیت بازیافت سلولی، شاید بتوانیم به دفاع طبیعی بدن کمک کنیم تا این سلول‌ها را مؤثرتر پاکسازی کند.
چرا سلول‌های باقی‌مانده با افزایش سن اهمیت پیدا می‌کنند
سلول‌های پیرشده حتی پس از توقف تقسیم، همچنان فعال باقی می‌مانند. آنها مواد شیمیایی مختلفی ترشح می‌کنند و بخشی از این پیام‌ها می‌تواند سلول‌های سالم مجاور را نیز به سمت همان وضعیت متوقف‌شده سوق دهد.
برخی پیام‌های دیگر، سلول‌های ایمنی را برای پاکسازی فرا می‌خوانند. در بدن جوان، این فرایند باعث می‌شود سلول‌های پیرشده مدت زیادی باقی نمانند.
دانشمندان افزایش تعداد سلول‌های پیرشده را یکی از عوامل مؤثر در روند پیری می‌دانند. کاهش توانایی بدن برای بازیافت اجزای فرسوده خود نیز در همین فهرست قرار دارد و پژوهش جدید ارتباط میان این دو فرایند را نشان می‌دهد.
سلول‌های پیر سامانه بازیافت را فعال نمی‌کنند
پروتئین‌ها بخش عمده فعالیت‌های داخل سلول را انجام می‌دهند و به مرور فرسوده می‌شوند. در یکی از سامانه‌های بازیافت سلولی، مولکول‌هایی موسوم به شپرون، پروتئین‌های مشخصی را شناسایی کرده و آنها را به کیسه‌های کوچکی منتقل می‌کنند که وظیفه تجزیه‌شان را بر عهده دارند.
دانشمندان این فرایند را اتوفاژی وابسته به شپرون یا CMA می‌نامند. اتوفاژی اصطلاح علمی برای فرایندی است که طی آن سلول اجزای خودش را تجزیه و بازیافت می‌کند. پژوهش‌های پیشین نشان داده بودند که فعالیت CMA در بیشتر بافت‌های بدن با افزایش سن کاهش پیدا می‌کند.
گروه تحقیقاتی سلول‌هایی را از گوش موش‌های جوان و مسن کشت داد و با استفاده از یک دارو آنها را به حالت پیرشده وارد کرد. سلول‌های جوان در واکنش به این وضعیت، فعالیت CMA را افزایش دادند؛ اما سلول‌های گرفته‌شده از موش‌های مسن از ابتدا فعالیت پایین‌تری داشتند و دیگر آن را بالا نبردند.
سلول‌های جوانی که CMA در آنها خاموش شده بود، در نهایت شباهت زیادی به سلول‌های پیر موش‌های مسن پیدا کردند و تقریباً نیمی از تغییرات پروتئینی آنها مشترک بود.
این سلول‌ها همچنین ترکیب متفاوتی از مواد را آزاد کردند. هنگامی که سلول‌های سالم در معرض این مایع قرار گرفتند، نشانه‌هایی از ورود به وضعیت پیری سلولی در آنها ظاهر شد.
بدون بازیافت سلولی، سلول‌های ایمنی ضعیف‌تر عمل می‌کنند
بخش مهمی از پاکسازی سلول‌های فرسوده بر عهده سلول‌های ایمنی موسوم به ماکروفاژهاست. این سلول‌ها سلول‌های مرده و بقایای سلولی را می‌بلعند و از بدن پاک می‌کنند.
در موش‌های نر و ماده، میزان CMA در ماکروفاژهای پیر کمتر از نمونه‌های جوان بود. همچنین مایع آزادشده از سلول‌های پیرشده توانست فعالیت CMA را حتی در ماکروفاژهای جوان کاهش دهد.
وقتی CMA وجود نداشت، ماکروفاژها تعداد کمتری از سلول‌های مرده را می‌بلعیدند. پژوهشگران بخشی از این مشکل را به گیرنده‌ای روی سطح ماکروفاژها نسبت دادند؛ گیرنده‌ای که یک علامت موسوم به نشانگر مرا نخور روی سلول‌های دیگر را تشخیص می‌دهد.
هنگامی که این گیرنده علامت مذکور را دریافت می‌کند، به ماکروفاژ پیام می‌دهد که از بلعیدن سلول خودداری کند. ماکروفاژهای سالم این گیرنده را به داخل خود می‌کشند و تجزیه می‌کنند، اما در ماکروفاژهای فاقد CMA و همچنین نمونه‌های پیر، میزان این گیرنده بالا باقی ماند.
به بیان دیگر، سلول‌های مسئول پاکسازی دائماً پیام توقف دریافت می‌کردند و توان خاموش کردن آن را نداشتند. پژوهشگران نتیجه گرفتند CMA به ماکروفاژها کمک می‌کند این پیام بازدارنده را خاموش کنند تا بتوانند سلول‌های ناخواسته را ببلعند.
کاهش بازیافت سلولی روند ترمیم را کند می‌کند
برای بررسی این موضوع در موجود زنده، پژوهشگران موش‌هایی پرورش دادند که ماکروفاژهای آنها فاقد CMA بودند. در حدود ۲۳ ماهگی، موش‌های نر دارای سلول‌های پیرشده بیشتری نسبت به موش‌های عادی در کبد، ریه‌ها و چربی اطراف اندام‌های تولیدمثلی بودند.
این تفاوت در موش‌های ماده کمتر مشخص بود. هر دو جنس همچنین در کبد خود سلول‌های مرده بیشتری داشتند که هنوز پاک نشده بودند. موش‌هایی که ماکروفاژهای فاقد CMA داشتند، روند ترمیم زخم کندتری را نیز نشان دادند.
پس از ۱۵ روز، یک زخم کوچک و گرد با قطر حدود ۶ میلی‌متر در موش‌های ۱۲ماهه دارای نقص CMA، بزرگ‌تر از زخم موش‌های عادی بود و تعداد بیشتری سلول دارای نشانگر پیری در آن دیده شد.
روش مورد استفاده برای ایجاد این موش‌ها باعث حذف CMA در برخی سلول‌های ایمنی نزدیک به ماکروفاژها نیز شده بود و احتمال دارد این سلول‌ها نیز در نتایج نقش داشته باشند.
تقویت سامانه بازیافت به موش‌های مسن کمک کرد
آزمایشگاه دکتر کوئروو پیش‌تر ترکیبی به نام CA77.1 تولید کرده بود که فعالیت CMA را افزایش می‌دهد. این ترکیب تحت یک حق اختراع در آمریکا قرار دارد که نام دکتر کوئروو و همکارش، اوریپیدیس گاواتیوتیس، در آن ثبت شده است.
پژوهشگران این ماده را داخل گلوله‌های ژلاتینی قرار دادند و به مدت پنج ماه به موش‌ها خوراندند. درمان از زمانی آغاز شد که حیوانات ۱۸ ماهه بودند.
پس از پایان دوره، میزان سلول‌های پیرشده در چربی، کبد و ریه موش‌های دریافت‌کننده این ترکیب به سطحی نزدیک به موش‌های شش‌ماهه رسیده بود؛ در حالی که موش‌های مسن بدون درمان، میزان بیشتری از این سلول‌ها داشتند.
تعداد نمونه‌ها در گروه‌های آزمایشی کم بود و معمولاً بین پنج تا ۱۶ موش قرار داشت. پژوهشگران نیز عمدتاً میزان سلول‌های پیرشده در هر گروه مسن را با موش‌های جوان مقایسه کردند.
ماکروفاژهای پیر پس از دریافت این ترکیب به مدت دو روز، ذرات آزمایشی را تقریباً به اندازه ماکروفاژهای جوان می‌بلعیدند. پژوهشگران این نتیجه را نشانه‌ای از آن می‌دانند که بخشی از اثر مفید این ترکیب از طریق سیستم ایمنی ایجاد می‌شود.
این ترکیب همچنین در موش‌های نری که برای شبیه‌سازی بیماری فیبروز ریوی ایدیوپاتیک، دارویی ایجادکننده زخم و اسکار در ریه دریافت کرده بودند، اثر مثبتی نشان داد.
موش‌هایی که درمان را دو روز پس از آسیب آغاز کردند، نسبت به حیواناتی که یک هفته بعد درمان گرفتند، وزن بیشتری حفظ کردند و بافت اسکار کمتری در ریه داشتند.
این یافته‌ها برای انسان چه معنایی دارد
این روش تاکنون به عنوان درمان روی انسان آزمایش نشده است.
پژوهشگران در انسان فعلاً تنها به یک ارتباط دست یافته‌اند. بافت ریه چهار فرد مبتلا به فیبروز ریوی ایدیوپاتیک، مقدار کمتری از یکی از پروتئین‌های ضروری برای فعالیت CMA داشت؛ در مقابل، همین پروتئین در بافت ریه چهار فرد بدون این بیماری بیشتر بود.
دکتر کوئروو گفت
پژوهش ما دو عامل مهم در روند پیری، یعنی کاهش CMA و پیری سلولی، را به یکدیگر مرتبط می‌کند و برای نخستین بار نشان می‌دهد که تعامل این دو عامل چگونه به سلول‌های پیرشده اجازه می‌دهد در موجودات مسن از پاکسازی توسط سیستم ایمنی فرار کنند. کوئروو افزود
همچنین دریافتیم که به جای تلاش برای از بین بردن سلول‌های زامبی، شاید بتوانیم تعامل آنها با سیستم ایمنی را دوباره برقرار کنیم تا بدن خودش این سلول‌ها را به شکل طبیعی پاکسازی کند.
او ادامه داد
چالش بعدی این است که مشخص کنیم آیا این رویکرد در نهایت می‌تواند به یک درمان ایمن برای بیماری‌های مرتبط با افزایش سن در انسان تبدیل شود یا خیر.
در حال حاضر امکان اندازه‌گیری مستقیم فعالیت CMA در افراد زنده وجود ندارد و پژوهشگران برای برآورد آن، میزان فعالیت برخی ژن‌های مرتبط را بررسی می‌کنند. گام بعدی می‌تواند بررسی ایمنی یک تقویت‌کننده CMA در انسان باشد، اما مطالعه حاضر هیچ آزمایش بالینی از این نوع را شامل نمی‌شد.
نتایج کامل این پژوهش در نشریه Nature Aging منتشر شده است.
برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.