ساعتهای داخلی بازسازی سلولهای بتا را تحریک می کنند

11نوامبر 2020 - قسمتهای خاصی از بدن ما، مانند پوست یا کبد، پس از آسیب می توانند خود را ترمیم کنند. این پدیده که به عنوان بازسازی سلول شناخته می شود، توضیح می دهد که سلولهایی که هنوز دارای عملکرد هستند، برای جبران کاهش عملکرد خود، شروع به تکثیر می کنند تا سلولهای جدید جایگزین آنها شوند. دانشمندان با مطالعه ی موش های دیابتی مشاهده کردند که این مکانیسم بازسازی تحت تأثیر ریتم شبانه روزی قرار دارد و به این ترتیب امکان ابداع روشهای جدید برای تقویت بازسازی سلولهای بتا فراهم می شود.

طی 30 سال گذشته، دانشمندان در حال بررسی توانایی بازسازی سلولهای بتا (مسئول تولید انسولین) در لوزالمعده) بوده اند. در صورت بروز دیابت، جمعیت سلولهای بتا تا حدی از بین می روند و بازسازی این سلول ها یک چالش بالینی برجسته است. با مطالعه موش های دیابتی، دانشمندان دانشگاه ژنو(UNIGE) و بیمارستان های دانشگاه ژنو(HUG) مشاهده کردند که این مکانیسم بازسازی تحت تأثیر ریتم شبانه روزی قرار دارد، که همان ساعت های مولکولی تنظیم کننده عملکردهای متابولیکی طبق یک چرخه 24 ساعته هستند. علاوه بر این، دانشمندان نقش اساسی جزء اصلی هسته ی ساعت یعنی"BMAL1" را در این فرآیند شناسایی کردند. این نتایج، که در مجله ی Gene and  Developmentمنتشر شده است، اجازه می دهد تا دانشمندان چشم اندازهای جدیدی را برای ارتقای بازسازی سلول های بتا پیش بینی کنند.

دکتر Charna Dibner، رئیس آزمایشگاه غدد درون ریز سیرکادین در دانشکده پزشکی ژنو توضیح داد: تکثیر جبرانی، که در آن سلول ها شروع به تقسیم فعال می کنند تا سلولهای جدید جای سلولهای آسیب دیده را بگیرند، یک مکانیسم بیولوژیکی است که هم شناخته شده است و هم اطلاعات دقیق چندانی در مورد آن وجود ندارد و این به ویژه در مورد سلولهای بتا در لوزالمعده صدق می کند، زیرا مکانیسم احیای آنها تا حد زیادی کشف نشده، باقی مانده است. با این حال، رمزگشایی از این پدیده و مهمتر از همه یافتن چگونگی راهی برای تقویت آن می تواند یک تغییر دهنده ی بازی در کنترل دیابت باشد.

سیکل شبانه روزی ضروری است

برای بررسی ارتباط بین ساعتهای بیولوژیکی داخلی و بازسازی سلولهای بتا، تیم دکتر دیبنر، ابتدا دو گروه از موشها را بررسی کردند که تنها 20٪ از سلولهای بتای آنها پس از حذف هدفمند گسترده، باقی مانده بود. ساعتهای بیولوژیکی یا سیکل شبانه روزی موش های گروه اول دچار اختلال بودند، در حالی که گروه کنترل دارای ساعتهای کاملاً عملکردی بودند.

دکتر Volodymyr Petrenko، محقق آزمایشگاه دکتر دیبنر و دانشمند برجسته در این مطالعه، گفت: نتیجه کاملاً واضح بود، موش هایی که ساعت ناکارآمدی داشتند، قادر به بازسازی سلولهای بتا خود نبودند و از دیابت شدید رنج می بردند، در حالی که سلولهای بتا در حیوانات گروه شاهد احیا شدند؛ و تنها در طی چند هفته دیابت آنها تحت کنترل قرار گرفت. دانشمندان همچنین با اندازه گیری تعداد سلولهای بتای در حال تقسیم در 24 ساعت، خاطرنشان كردند كه بازسازی در شب كه موشها فعال هستند به میزان قابل توجهی بیشتر می شود.

ژن BMAL1، مترونوم[1] فعالیت سلول

موش هایی که دچار نارسایی یا آریتمی در ساعت بیولوژیک شدند، فاقد ژنBMAL1 بودند که پروتئینی به همین نام را کد می کند. این پروتئین، یک عامل رونویسی است که به دلیل عملکرد اصلی آن در ساعت شبانه روزی شناخته شده است. دکتر پترنکو افزود: تجزیه و تحلیل های ما نشان می دهد که ژنBMAL1 ، برای بازسازی سلول های بتا ضروری است. علاوه بر این، آنالیز های ترانسکریپتوماتیک در ابعاد وسیع در طی یک دوره ی 24 ساعته، که با همکاری پروفسور Vandereycken  از گروه ریاضیاتUNIGE ، انجام گردید، نشان داد که بیان ژن های مسئول تنظیم چرخه سلولی و تکثیر نه تنها افزایش می یابد، بلکه برای داشتن ریتم شبانه روزی، بیان این ژنها ضروری هستند.

دکتر دیبنر تأکید کرد: به نظر می رسدBMAL1 در مرکز تحقیقات ما قرار دارد و بسیار مهم است. با این حال، اینکه آیا بازسازی نیاز به خود ساعتهای شبانه روزی کاربردی دارد یا فقط BMAL1، که دامنه ی عملکردی آن فراتر از ساعت بیولوژیک است، هنوز مشخص نیست. این همان چیزی است که ما در حال حاضر می خواهیم بدانیم.

دانشمندان همچنین می خواهند عملکرد سلولهای آلفا(سلولهای تولید کننده گلوکاگون، هورمون ضد انسولین) را در این مدل کشف کنند. موش هایی فاقد ریتم شبانه روزی در واقع سطح بسیار بالایی از گلوکاگون را در خون خود داشتند. نویسندگان اظهار داشتند: اکنون باید برای درک دقیق این مکانیزم ها تحقیقات را ادامه دهیم، ما در تلاش هستیم تا در آینده امکان تحریک سلول های بتا در انسان را بر اساس این یافته ها، بررسی کنیم.

منبع:

Genes & Development, 2020; DOI: 10.1101/gad.343137.120

www.sciencedaily.com/releases/2020/11/201111180651.htm