شناسایی تغییرات وابسته به سن درعملکرد پانکراس مرتبط با دیابت

28 آوریل 2016- همکاری تحقیقاتی برای تهیه  و آنالیز بافت لوزالمعده ی انسان از اهدا کنندگان متوفی نشان داد که چه تغییراتی در عملکرد لوزالمعده در روند پیری اتفاق می افتد. این نتایج راه را به سوی ابداع درمانهای جدید برای دیابت گشود.

 تغییرات وابسته به سن در پانکراس انسان، پاسخ بدن به افزایش و کاهش قند خون در طول عمر ما  را مشخص می کند و می تواند بر احتمال ابتلا به دیابت در بزرگسالی تأثیر گذارد. اما تاکنون تقریباً امکان مطالعه ی این فرآیند با جزئیات غیرممکن بود زیرا بافت لوزالمعده ی انسان به راحتی قابل دسترس نیست.

 حال محققان دانشکده ی پزشکی دانشگاه استنفورد برای اولین بار الگوهای بیان ژن در سلولهای  تولیدکننده ی انسولین و سایر سلولهای لوزالمعده را از ده ها تن از اهدا کنندگان متوفی در محدوده ی سنی 6 ماه تا 66 سال را با یکدیگر مقایسه کرده و دریافتند تفاوت قابل توجهی در الگوهای بیان ژن و تغییراتDNAبین اهدا کنندگان زیر 9 سال و بالای 28 سال وجود دارد.

 این یافته ها در مجله ی  Cell Metabolismمنتشر گردید و اهمیت دو ژن که قبل از این نقش آنها  بطور مستقیم در عملکرد پانکراس تعیین نشده بود، را پررنگ کرد. دانشمندان همچنین نشان دادند که پانکراس در طی دهه ی اول زندگی همچنان درحال توسعه و بلوغ است. این نتایج می تواند به کارآزمایی های بالینی جاری بروی درمانهای مبتنی بر سلولهای بنیادی برای دیابت کمک کند.

 پرفسور Kimاستاد زیست شناسی تکوینی و محقق ارشد این تحقیق می گوید: مطالعه ی سلولهای جزایر لانگرهانس در پانکراس انسان یک چالش عمده در زمینه ی تحقیقات دیابت برای چندین دهه بوده است چرا که لوزالمعده اساساً مدت کوتاهی پس از مرگ فرد، هضم می شود، ما یک شبکه ی سراسری در کشور ایجاد کردیم و توانستیم بافت پانکراس اهداء کنندگان متوفی (6 ماه تا 66 سال) را در حدود یک روز و نیم پس از مرگ، از بدن آنها خارج کنیم این فرصت بی سابقه ای برای نمودار تغییرات بیان ژن در طول حیات انسان بود.

چگونه سلولهای جزایر بالغ می شوند

در این مطالعه  پرفسور Kimو دکتر Efsan(دانشجوی پست دکترا و نویسنده ی اول این تحقیق)، دو پروتئین که قبل از این تأثیر آنها برعملکرد پانکراس مشخص نشده بود را شناسایی کردند. آنها دریافتند که بیان این دو پروتئین با افزایش سن، افزایش می یابد، افزایش بیان یکی ازاین پروتئینها که SIX3  نام دارد در سلولهای تولید کننده ی انسولین جدا شده از اهدا کنندگان جوان، توانایی این سلولها را در پاسخ به افزایش قندخون به طور موثری افزایش می دهد.

 دکتر Kimمی گوید: جزایر پانکراس که محل تولید انسولین هستند، پس از تولد نوزاد بالغ شده و عملکرد آنها  تغییر می کند، بر اساس یافته های اخیر ما تصور می کنیم، این فرایند بلوغ  تقریباً درطول دهه ی اول زندگی ادامه  می یابد. درحال  حاضر اکثر محققان معتقدند بلوغ جزایر پانکراس درانسان با سایر حیوانات آزمایشگاهی مانند موش به میزان زیادی  متفاوت است.

 اگرچه سلولهای بتا در دهه ی اول زندگی یا پس از آن تکثیر می شوند، اما این تکثیر با افزایش سن بطور  چشمگیری کند می شود. درک سیگنال های مرتبط با سن که موجب کاهش سرعت این تکثیر می شوند،  می تواند به درمانهای جدیدی برای دیابت منجر شود. اما چیزی بسیار مهم تر از تعداد سلولها با افزایش سن درحال جریان است.

 مطالعه ی سلولهای بتای جنین جوندگان و انسان نشان می دهد پاسخ سلولهای بتای بسیار جوان، به افزایش قندخون در مقایسه با همتایان بالغ تر آنها، کندتر است.

دکتر Kimوهمکارانش به مدت 6 سال تلاش کردند تا یک شبکه ی تحقیقاتی در سراسر کشور برای جمع آوری  و جدا سازی پانکراس و تجزیه و تحلیل سلولهای جزایر اهدا کنندگان  تازه متوفی، ایجاد نمایند. آنها همچنین یک تکنیک منحصر بفرد مرتب سازی سلولی را برای جدا سازی سلولهای جزایر از سایر سلولها در پانکراس ابداع نمودند. پس از تهیه ی جمعیتی خالص از سلولهای جزایر، به مقایسه ی بیان ژن  وهمچنین تغییرات ساختاری درDNA با افزایش سن پرداختند.

 دکتر Kimمی گوید: ما صدها  ژن را که به صورت دینامیک، سلولهای بتای جزایر را در طول سفر از کودکی به بزرگسالی تنظیم می کردند، شناسایی کردیم. یکی از این ژنها، SIX3  بود که  درحدود سن 9 سالگی فعال می شود، ما نشان  دادیم که فعال نمودن بیان ژنSIX3  در کودکان زیر 9 سال سبب می شود توانایی سلولهای بتا برای ترشح  انسولین در پاسخ به گلوکز بهبود یابد.

SIX3  و یک ژن مرتبط با آن یعنی SIX2دارای الگوی مشابهی در بیان ژن در سلولهای بتای انسان هستند. این دو ژن پروتئینهایی را کد می کنند که به عنوان فاکتورهای رونویسی شناخته  شده اند و کنترل بیان تعداد زیادی از ژنهای دیگر را در سلولهای بتا بعهده دارند. اگرچه تاکنون تأثیر مستقیم آنها برعملکرد پانکراس شناخته نشده بود، اما مطالعات ژنومی گسترده نشان داده است که وجود یک جهش در نزدیکی این ژنها موجب ایجاد اختلالی در توانایی تنظیم قندخون ناشتا می شود.

دکتر Kimمی گوید: بنظر می رسد این ژنها که مسئول تغییرات بیان ژن از کودکی تا بزرگسالی هستند ممکن است به طور نامتناسبی با افزایش خطر ابتلا به دیابت در ارتباط باشند.

 تنها در انسان

 نکته ی بسیار مهم اینست کهSIX3  و SIX2درسلولهای بتای موش بیان نمی شوند، به همین دلیل مطالعه ی بافت پانکراس انسان برای بررسی دیابت بسیار مهم است. تاکنون هیچ راهی برای بررسی و پی بردن به تغییرات تدریجی سلولهای جزایر در طول حیات انسان وجود نداشته است.

 دکتر Kimوهمکارانش درحال برنامه ریزی برای ادامه ی مطالعات خود بروی تکامل پانکراس به عنوان بخشی از تحقیقات دیابت و متابولیسم هستند که دانشگاه  استنفورد بر آن  تمرکز کرده است. محققان همچنین پیش بینی می کنند که اطلاعات آنها در مورد بیان این ژن ها و تکنیک  جدید جدا سازی سلولهای جزایر همراه با  تلاش های درحال انجام برای تهیه ی بافت پانکراس به انجام مطالعات دیگر بروی نحوه ی تغییر پانکراس با افزایش سن و درمان دیابت  کمک خواهد کرد.

 دکتر Kimمی گوید: این تکنیک منحصر به فرد و منابع ارزشمند تحقیقاتی به ما در درک چگونگی تنظیم  دینامیک بیان ژن در سلولهای  جزایر انسان کمک خواهد کرد. نمودارهای حاصل از مطالعه ی ما یک نقشه ی راه جدید برای محققانی است که از سلولهای بنیادی برای جایگزینی  سلولهای جزایر استفاده  می کنند، دراین نتایج تغییراتی که بطور طبیعی اتفاق می افتد و شاید لازم باشد که درهنگام آنالیز سلولها برای پیوند در نظر گرفته  شوند، پررنگ شده است.

منابع:  

Cell Metabolism, April 2016 DOI: 10.1016/j.cmet.2016.04.002

www.sciencedaily.com/releases/2016/04/160428131952.htm