سلول هایی که وظایف آنها برای مقابله با دیابت تغییر می کند

22  اکتبر 2018-  دیابت با افزایش قند خون زمانی که برخی از سلول های پانکراس - سلول های تولید کننده انسولین - از بین می روند یا دیگر قادر به ترشح انسولین نیستند، مشخص می شود. محققان دانشگاه ژنو (UNIGE) نشان دادند که چگونه بخشی از سلول های α و δ در پانکراس، که معمولا هورمون های دیگری تولید می کنند، می توانند پس از آسیب سلول های بتا، تولید انسولین را بعهده بگیرند. این نتایج منجر به طراحی استراتژی های درمانی کاملا جدیدی خواهد شد.
محققان با مشاهده ی اینکه چگونه این سلول ها با تغییر بخشی از هویت خود، عملکرد خود را تغییر می دهند، پدیده ی cell plasticity  را کشف کردند که تاکنون ناشناخته بود. فراتر از پانکراس، چنین فرآیندهای ممکن است در بسیاری از انواع دیگر سلولها در بدن رخ دهد.این نتایج، که در مجله ی Nature Cell Biology منتشر شده است، می تواند منجر به ایجاد استراتژی های درمانی کاملا جدیدی شود که در آنها از ظرفیت های احیا کننده ی خود بدن استفاده گردد.
پانکراس شامل انواع مختلف سلول هایی است که هورمون های مختلفی را برای تنظیم میزان قند خون تولید می کنند. در میان آنها سلول های آلفا(α) تولید گلوکاگون، سلول های بتا(β) تولید انسولین، و سلول های گاما(δ) تولید سوماتواستاتین را بعهده دارند. هورمون سوماتواستاتین به عنوان یک تنظیم کننده موضعی برای کنترل فعالیت سلول های δ و β عمل می کند. این سلولها با هم، خوشه های کوچکی به نام جزایر پانکراس را تشکیل می دهند. گلوکاگون باعث افزایش سطح قند خون می شود، در حالی که انسولین اثر معکوسی دارد.در بیماران مبتلا به دیابت، در غیاب سلول های بتای کارآمد، سطح قند خون به طور دائم بالا است.
در دانشکده ی پزشکی  UNIGE، پروفسورPedro Herrera  و تیمش چند سال پیش، به وجود یک ظرفیت طبیعی برای بازسازی سلول های تولید انسولین پی بردند: در موش هایی بدون سلول های بتا، سلول های جدید تولید کننده انسولین خود به خود ظاهر می شدند.بنابراین برخی از سلولهای پانکراس قادرند خودشان را مجددا برنامه ریزی کنند تا یاد بگیرند که چگونه انسولین را ترشح کنند. با این حال، این پدیده فقط مربوط به 1 تا 2 درصد از سلول هایα وδ می باشد. چرا این تبدیل تنها در برخی از این سلول ها رخ می دهد؟ و اینکه آیا می توان آنها را تشویق به این کار کرد؟

دانشمندان قبل و بعد از ناپدید شدن سلول های بتا، بیان ژنها را در سلولهای آلفا و گاما آنالیز کردند.آنها در سلول های  α تغییراتی را مشاهده کردند که به نظر می رسد آنها را برای عملکرد متضادی آماده می کند: بیان بیش از حد ژن های خاص متعلق به سلول های بتا، و هم زمان، ژن های خاصی که مربوط به سلول های α و تولید گلوکاگون است.عملکرد طبیعی سلول هایα به اثر انسولین مرتبط است، زیرا گیرنده های انسولینی در سطح آنها وجود دارد.از این رو، وقتی سلولهایبتاتخریب می شوند، فعالیت سلولهایα مختل می گردد.
اما چه سیگنالی سبب القای این تغییرات در سلول های آلفا می شود؟ محققان برای بررسی احتمالات مختلف، جزایر پانکراس را به موش های نرمال(غیر دیابتی) پیوند زدند.فرضیه اول: هایپرگلایسمی در موشهای دریافت کننده ی پیوند اما غیر دیابتی که سلولهای بتای کاملا کارآمدی دارند و به هایپرگلایسمی مبتلا نیستند، برخی از سلول هایα از بافت پیوندی، شروع به تولید انسولین می کنند زمانی که سلول های بتا در جزایر پیوندی می میرند.در نتیجه، هایپرگلایسمی باعث ایجاد مجدد سلولα نمی شود. محیط سلولی پانکراس در اطراف جزایر نیز در این امر دخیل نیست، زیرا تبدیل سلول α در پیوند ها در کپسول کلیه، یعنی خارج از پانکراس اتفاق می افتد. تنها توضیح این است که ظرفیت برنامه ریزی مجدد برای جزایر پانکراس که این سلول ها در آن قرار گرفته است، ذاتی است. پروفسورHerrera  می گوید: بنابراین، برنامه ریزی مجدد در همان پیوند تنها در جزایری که سلول های β در آنها از بین می روند، رخ می دهد. هیچ تغییر سلولی در جزایر همسایه که تمام سلول هایβ  در آنها زنده اند، رخ نداده است.

سیگنال های مزاحم

محققان در ادامه ی مطالعات خود، در موش های غیر دیابتی، گیرنده هایی را که روی سطح سلول هایα برای تشخیص حضور انسولین قرار دارند، مسدود کردند. پس از آن، بعضی از این سلول های   αشروع به تولید انسولین، نمودند که نشان می دهد که انسولین خود به عنوان یک ترمز عمل می کند و از برنامه ریزی مجدد سلول های α جلوگیری می کند. ما توانستیم با استفاده از داروی آنتاگونیست انسولین، تعداد سلولهایα که تولید انسولین را آغاز می کنند از 1 تا 5 درصد افزایش دهیم. در نتیجه این سلول ها تبدیل به یک سلول هیبرید می شوند، آنها تنها جزئی از هویت خود را تغییر می دهند، این پدیده بر گشت پذیر است و به شرایطی که بر سلول ها تاثیر می گذارد، بستگی دارد. اکنون ما در حال بررسی مکانیزم این cellular plasticityهستیم، ما معتقدیم که این تغییرات تطبیقی هویت سلولی، ​​می تواند در آینده در درمان های جدید مورد استفاده قرار گیرد.

ارگان های دیگر نیز باید چنین پتانسیلی(cellular plasticity) داشته باشند

با این که تحقیقات پروفسور Herrera بر روی سلول های پانکراس متمرکز است، اما چنین فرایندهایی می تواند در بسیاری از سلول های تمایز یافته ی دیگر در بدن نیز رخ دهد.بنابراین، این ایده كه سلول های بالغ تمایز یافته، برای همیشه به همین شکل فعلی خود می مانند، به چالش كشیده می شود. آنچه در اینجا نشان داده شد، این است که وضعیت تمایز یک سلول در سنگ حک نشده است و قابل تغییر است. هویت سلولی در تمام مراحل زندگی توسط محیط سلولی مجاورش، به ویژه توسط سیگنال های مهار کننده، مدوله می شود. بنابراین حفظ هویت سلولی، یک پروسه ی فعال مهاری در طول عمر سلول است، نه یک وضعیت ذاتی یا غیر فعال پس از تمایز .

 پروفسورHerrera  نتیجه گیری نمود که توانایی تغییر عملکرد سلول های تخصصی می تواند برای درمان سایر بیماریهای مرتبط با آسیب های ناشی از مرگ و میر گسترده یا نامناسب سلولها، برای مثال در بیماری آلزایمر یا انفارکتوس قلب، مورد استفاده قرار گیرد.

منبع و سایت خبر:

Nature Cell Biology, 2018; 20 (11): 1267 DOI: 10.1038/s41556-018-0216-y

www.sciencedaily.com/releases/2018/10/181022124004.htm