سلول هایی با یک گوش که با شنیدن موسیقی انسولین ترشح می کنند
22 اوت 2023- دیابت وضعیتی است که در آن بدن انسولین بسیار کمی تولید می کند یا انسولین تولید نمی کند. بنابراین بیماران دیابتی به تامین این هورمون از خارج از بدن با تزریق یا پمپ انسولین وابسته هستند. محققان به سرپرستی دکتر مارتین فوسنگر از دپارتمان علوم و مهندسی بیوسیستم در ETH زوریخ در بازل سوئیس، به دنبال راهی برای آسان کردن زندگی این افراد هستند تا بتوانند انسولین را مستقیماً در بدن تولید و توزیع کنند.
یکی از این راه حل ها که دانشمندان به دنبال آن هستند، محصور کردن سلول های تولید کننده انسولین در کپسول هایی است که می توانند در بدن بیماران کاشته شوند. برای اینکه بتوانند از بیرون این سلولها را کنترل کنند و به آنها دستور دهند که در چه زمانی، چه مقدار انسولین در خون ترشح می‌کنند، محققان در سال‌های اخیر محرک‌های مختلفی از جمله نور، دما و میدان‌های الکتریکی را مورد مطالعه قرار داده‌اند.
دکتر فوسنگر و همکارانش، اکنون یک روش جدید تحریک را توسعه داده‌اند: آنها از موسیقی برای تحریک سلولها برای ترشح انسولین در عرض چند دقیقه استفاده کردند. این آزمایش به ویژه با آهنگ "WE Will Rock You" اثری جهانی گروه راک بریتانیایی، کوئین، خوب عمل کرد.
تجهیز سلول ها برای دریافت امواج صوتی
محققان برای اینکه سلول های تولید کننده انسولین را پذیرای امواج صوتی کنند، از پروتئینی از باکتریE. coli استفاده کردند. چنین پروتئین هایی به محرک های مکانیکی پاسخ می دهند و در حیوانات و باکتری ها رایج هستند. این پروتئین در غشای این باکتری قرار دارد و هجوم یون های کلسیم به داخل سلول را تنظیم می کند. محققان ژن بیان کننده ی این کانال یونی باکتریایی را در سلول های تولید کننده انسولین انسانی گنجاندند. این کار به این سلولها اجازه می‌دهد خودشان این کانال یونی را بسازند و آن را در غشای خود جاسازی کنند.
همانطور که دانشمندان نشان دادند، این کانال ها در پاسخ به صدا باز می‌شوند و به یون‌های کلسیم با بار مثبت اجازه می‌دهند به داخل سلول جریان پیدا کنند. این منجر به معکوس شدن بار در غشای سلولی می شود که به نوبه خود باعث می شود وزیکول های ریز پر از انسولین در داخل سلول با غشای سلول ادغام شده و انسولین را به بیرون آزاد کند.
صدای باس باعث افزایش ترشح انسولین می شود
در کشت های سلولی، محققان ابتدا تعیین کردند که کدام فرکانس ها و سطوح حجمی کانال های یونی را به شدت فعال می کند. آنها دریافتند که سطح صدا در حدود 60 دسی بل (dB) و فرکانس‌های باس 50 هرتز مؤثرترین در راه‌اندازی این کانال‌های یونی است. برای شروع حداکثر ترشح انسولین، صدا یا موسیقی باید حداقل سه ثانیه ادامه یابد و حداکثر پنج ثانیه مکث کند. اگر فاصله ها خیلی از هم دور می شد، انسولین به میزان قابل توجهی کمتر ترشح می شد.
در نهایت، محققان بررسی کردند که کدام ژانرهای موسیقی قوی‌ترین پاسخ انسولین را در حجم 85 دسی‌بل ایجاد می‌کنند. موسیقی راک با باس بومینگ مانند آهنگ "We Will Rock You" از گروه کوئین در صدر قرار گرفت و پس از آن موسیقی متن فیلم اکشن The Avengers.
محققان دریافتند که پاسخ انسولین نسبت به موسیقی کلاسیک و موسیقی گیتار نسبتاً ضعیف است.آهنگ "We Will Rock You" تقریباً 70 درصد از پاسخ انسولین را در عرض 5 دقیقه و همه آن را در عرض 15 دقیقه ایجاد کرد. دکتر فوسنگر گفت: این با پاسخ طبیعی انسولین ناشی از تحریک با گلوکز در افراد سالم قابل مقایسه است
.
منبع صدا باید مستقیما بالای ایمپلنت باشد
برای آزمایش این سیستم به‌عنوان یک کل، محققان سلول‌های تولیدکننده انسولین را در موش‌ها کاشتند و حیوانات را طوری قرار دادند که شکم‌شان مستقیماً روی بلندگو باشد. این تنها راهی بود که محققان توانستند پاسخ انسولین را مشاهده کنند. با این حال، اگر حیوانات آزادانه در یک سکوی پخش موسیقی حرکت می کردند، موسیقی باعث ترشح انسولین نمی‌شد.
دکتر فوسنگر توضیح داد: سلول‌های ما تنها زمانی انسولین آزاد می‌کنند که منبع صدا با صدای مناسب مستقیماً روی پوست بالای ایمپلنت پخش شود، و این خبر خوبی است زیرا ترشح این هورمون توسط سر و صدای محیط مانند صدای هواپیما، ماشین های چمن زنی، آژیرهای آتش نشانی یا مکالمات تحریک نمی شود.
بدون تحریک از طریق نویز محیط
دکتر فوسنگر گفت: تا آنجایی که از آزمایش‌ها روی کشت‌های سلولی و موش‌ها می‌توان فهمید، خطر کمی برای ترشح انسولین در سلول‌های کاشته‌شده در بدن انسان، بطور مداوم و با کوچک‌ترین صدا وجود دارد. یکی دیگر از بافرهای ایمنی این است که انبارها یا وزیکول های انسولین پس از اتمام به چهار ساعت زمان نیاز دارند تا به طور کامل دوباره پر شوند. بنابراین حتی اگر سلول ها در فواصل ساعتی در معرض صدا قرار بگیرند، نمی توانند هر مرتبه بار کامل انسولین را آزاد کنند و در نتیجه باعث هیپوگلایسمی تهدید کننده زندگی نمی شوند.
دکتر فوسنگر افزود: اما این می تواند نیازهای معمول یک بیمار دیابتی را که سه وعده غذایی در روز می خورد، پوشش دهد. او توضیح داد که انسولین برای مدت طولانی در وزیکول ها باقی می ماند، حتی اگر فرد بیش از چهار ساعت غذا نخورد، هیچ تخلیه یا تخلیه غیر عمدی صورت نمی گیرد.
اما تا کاربردی شدن بالینی این درمان، زمان زیادی باقی مانده است. محققان صرفاً در این تحقیقات اثباتی از این مفهوم ارائه کردند که شبکه های ژنتیکی را می توان با محرک های مکانیکی مانند امواج صوتی کنترل کرد. اینکه آیا این اصل هرگز مورد استفاده عملی قرار خواهد گرفت، بستگی به این دارد که آیا یک شرکت داروسازی به این کار علاقه پیدا کند یا خیر. بعد از همه ی این ها، این سیستم می تواند به طور گسترده ای مورد استفاده قرار گیردنه تنها برای انسولین، بلکه با هر پروتئینی که برای استفاده درمانی مناسب باشد.
منبع:
https://www.news-medical.net/news/20230822/Music-can-trigger-cells-to-release-insulin-within-minutes.aspx