ترمیم بافت مرده قلب با استفاده از سلول های بنیادی
این مطالعه ترمیم بافت مرده قلب را با استفاده از سلول های بنیادی بررسی می کند. با افزایش سن، قلب انسان به تدریج توانایی خود را برای ترمیم بافت قلب پس از آسیب، از دست میدهد. برای تقویت توانایی ترمیم قلب، محققان به درمان های مبتنی بر سلولهای بنیادی روی آورده اند. این روش بافتهای مرده ی قلب را با بافت های جدید و دارای عملکرد بهتر جایگزین می کند.
خب حالا داستان چیه؟
محققان در پروژه ترمیم بافت مرده قلب با استفاده از سلول های بنیادی نشان می دهند که پروتئین های دخیل در رشد قلب میتوانند باعث بهبود عملکرد سلول های بنیادی برای ترمیم قلب شوند. این آسیب ها ناشی از صدماتی مثل ایسکمی قلبی و حمله ی قلبی هستند، همچنین کاهش سطح اکسیژن در قلب را به همراه دارند. این آسیب ها میتوانند سبب کاهش عملکرد قلب نسبت به ظرفیت طبیعی اش شوند و انجام فعالیت های روزانه را برای بیماران دشوار کنند. برای تقویت توانایی ترمیم قلب پس از ایسکمی قلبی، محققان به درمان های مبتنی بر سلولهای بنیادی روی آورده اند. دانشمندان در این روش بافت های مرده ی قلب را با بافت های جدید و دارای عملکرد بهتر بازسازی می کنند.
پروتئین LIN28 و بهبود عملکرد قلب
در این روش بافت های جدید و عملکردی جایگزین بافت های مرده قلب می شوند. با این حال، در بیشتر موارد کمتر از یک درصد از سلول های بنیادی از پیوند به قلب جان سالم به در می برند. این اتفاق عمدتا به دلیل ناتوانی سلول ها در مقابله با نیازهای متابولیک محیط ایسکمیک است. اکنون، در تحقیقات جدید، دانشمندان دانشکده پزشکی لوئیس کاتز در دانشگاه تمپل نشان دادند که حداقل در موش ها می توان از طریق پروتئین LIN28 مشتق شده از بافت قلب بالغ بر این مانع غلبه کرد. پروتئین LIN28، پروتئینی است که معمولا در قلب درحال رشد بیان می شود.
درواقع LIN28 سلول های بنیادی قلب بالغ را از نظر متابولیکی انعطاف پذیرتر می کند و عملکرد طبیعی قلب را تا حد زیادی بهبود می بخشد. محسین خان، دکتر و استادیار علوم قلب و عروق در مرکز تحقیقات قلب و عروق در دانشکده پزشکی لوئیس کاتز و محقق ارشد مطالعه ی جدید توضیح داد که LIN28 در قلب درحال رشد بسیار فعال است، اما در قلب بالغ اینطور نیست. در ادامه می گویند: “ما دریافتیم که وقتی LIN28 را در سلولهای بنیادی بافت بالغ قلب بیان کردیم، سلول های بالغ برای داشتن ویژگی های متابولیکی سلول های جوان و در حال رشد قلب دوباره برنامه ریزی شدند. این فرآیند اساسا شبیه به معکوس کردن پیری بود.”
این یافته های جدید به طور آنلاین در ژورنال Redox Biology به انتشار رسیدند.
روش تحقیقاتی این تیم
قلب جنین به طور ویژه برای عملکرد در شرایط کم اکسیژن سازگار است. پس از زایمان، این تحمل کمبود اکسیژن از بین می رود، اما در بزرگسالی قلب به شدت به کاهش دسترسی به اکسیژن حساس می شود. تغییرات در متابولیسم سلولی، دلیل اصلی این تغییر است. مطالعات اخیر نشان می دهند که این تفاوت های متابولیکی در قلب به تعیین سرنوشت سلول های بنیادی پس از پیوند کمک می کند.
در یک مطالعه دکتر خان و همکارانش به این موضوع جدیدی پرداختند: ” آیا تنظیم کننده های متابولیک که در قلب در حال رشد بیان می شوند، می توانند سبب نوعی انعطاف پذیری متابولیک درسلول های بنیادی مشتق از بافت قلبی (CTSCs) شوند ؟” این سلول های CTSC در بافت قلب نوزادان و بزرگسالان وجود دارند اما LIN28 را فقط در قلب در حال رشد بیان می کنند. در بافت قلبی بزرگسالان، CTSC ها دارای پتانسیل بازسازی هستند و به طور کلی غیرفعال هستند.
این تیم با ایجاد مجدد بیان LIN28 در CTSC های موش بالغ در شرایط آزمایشگاهی و آنالیز اثرات آن بر روی مسیرهای سیگنال دهی درگیر در متابولیسم سلولی، سبب بروز مجدد رشد و بازسازی شدند. آن ها دریافتند که بیان LIN28 یک پاسخ احیاکننده ی قوی ایجاد می کند و CTSC ها را برای ارتقای رشد و بقا در پاسخ به استرس اکسیداتیو اصلاح می کند. محققان این تغییرات را با مسیر سیگنالینگ Let7/PDK1 مرتبط دانستند که بیانگر تنظیم متابولیسم هوازی در سلول ها است.
نتیجه گیری
پیوند های CTSC بیان گر LIN28 به قلب، در موش هایی که دچار حمله قلبی شدند، منجر به بهبود قابل توجهی در ساختار و عملکرد قلب شد. این اثرات از طریق همان مسیر هایی که در ارزیابی های آزمایشگاهی شناسایی شده اند، بیان شدند.
دکتر خان می گوید ” LIN28 تولید انرژی را در CTSC ها بهبود بخشید و منجر به ترشح بسیاری از عواملی شد که برای بقای سلول های قلب مفید هستند” و ” به طور کلی فنوتیپ جوان تری در سلول ها بروز پیدا کرد”.
دکتر خان با استفاده از داده های پروژه (ترمیم بافت مرده قلب با استفاده از سلول های بنیادی) قصد دارد یافته های جدید را در یک مدل حیوانی بزرگتر بررسی کند و به بررسی این موضوع بپردازد: ” آیا سلول های بنیادی قلبی مشتق شده از انسان می توانند توسط LIN28 دوباره تشکیل شوند؟” او می گوید ” این مطالعات می توانند پیامد های مهمی برای رویکرد ما در رابطه با درمان از طریق سلول های بنیادی برای بیماری قلبی در انسان داشته باشد”.
منبع
- Materials provided by Temple University Health System. Note: Content may be edited for style and length.
- Antonia Elizabeth Yuko, Vagner Oliveira Carvalho Rigaud, Justin Kurian, Ji H. Lee, Nicole Kasatkin, Michael Behanan, Tao Wang, Anna Maria Luchesse, Sadia Mohsin, Walter J. Koch, Hong Wang, Mohsin Khan. LIN28a induced metabolic and redox regulation promotes cardiac cell survival in the heart after ischemic injury. Redox Biology, 2021; 47: 102162 DOI: 10.1016/j.redox.2021.102162
مترجم: مهسا صیدی | تولید محتوا و ویراستار: مطهره تقی پور
