14 ژوئیه 2023 - دانشمندان دانشگاه تگزاس در دالاس، یک فرآیند "خانه داری" شناخته نشده را در سلول های کلیه کشف کردند که محتوای ناخواسته را خارج می کند و در نتیجه سلول هایی که خود را با این مکانیسم جوان کرده اند، عملکردی و سالم باقی می مانند.

فرآیند خود نوسازی یاself-renewal ، که اساساً با نحوه ی بازسازی سایر بافت‌های بدن متفاوت است، به توضیح این موضوع کمک می‌کند که چگونه، بدون آسیب یا بیماری، کلیه‌ها می‌توانند برای تمام عمر سالم بمانند. محققان این مکانیسم را در مطالعه ای که در 17 آوریل در Nature Nanotechnology منتشر شد، توصیف کردند.

برخلاف کبد و پوست، که سلول‌ها برای ایجاد سلول‌های دختر جدید و بازسازی اندام تقسیم می‌شوند، سلول‌های لوله‌های پروگزیمال کلیه از نظر میتوزی در حالت خفته هستند. آنها برای ایجاد سلول های جدید تقسیم نمی شوند. دکتر جی ژنگ، استاد شیمی و بیوشیمی در دانشگاه تگزاس، گفت: در موارد آسیب یا بیماری خفیف، سلول‌های کلیه قابلیت ترمیم محدودی دارند و سلول‌های بنیادی در کلیه می‌توانند سلول‌های کلیوی جدید را تشکیل دهند، اما فقط تا حدی.

در اکثر سناریوها، اگر سلول های کلیه به شدت آسیب ببینند، می میرند و نمی توانند بازسازی شوند در نتیجه کلیه شما دیر یا زود از کار می افتد. این یک چالش بزرگ در مدیریت سلامت برای بیماری کلیوی است. تنها کاری که در حال حاضر می توانیم انجام دهیم این است که سرعت پیشرفت نارسایی کلیه را کاهش دهیم. اگر اندامی به شدت آسیب ببیند یا تحت تاثیر یک بیماری مزمن قرار گیرد، به راحتی نمی توانیم آن را ترمیم کنیم.

دکتر جی ژنگ گفت: به همین دلیل است که کشف این مکانیسم خود نوسازی، احتمالاً یکی از مهم ترین یافته هایی است که تاکنون به دست آورده ایم. تحقیقات بیشتر در این زمینه ممکن است منجر به بهبود در نانوپزشکی و تشخیص زودهنگام بیماری کلیوی شود.

یک یافته ی غیرمنتظره

محققان گفتند که این کشف آنها را غافلگیر کرد.به مدت 15 سال، دکتر ژنگ و تیمش در حال بررسی استفاده ی زیست پزشکی از نانوذرات طلا به عنوان عوامل تصویربرداری، در چند زمینه از جمله: درک اساسی فیلتراسیون گلومرولی، تشخیص زودهنگام بیماری کبد، و تحویل هدفمند داروهای سرطان هستند. بخشی از این کار بر درک چگونگی فیلتر شدن نانوذرات طلا توسط کلیه ها و پاکسازی بدن از طریق ادرار متمرکز بود.

تحقیقات آنها نشان داده است که نانوذرات طلا عموماً بدون آسیب به ساختاری در کلیه به نام گلومرول، از آنها عبور می‌کنند و سپس به داخل لوله‌های پروگزیمال می‌روند که بیش از 50 درصد کلیه را تشکیل می‌دهند. سلول‌های اپیتلیال لوله‌ای پروگزیمال، نانوذرات را به درون خود می کشند، که در نهایت این ذرات از سلول‌ها فرار کرده و در ادرار دفع می شوند. اما نحوه فرار آنها از این سلول ها مشخص نبود.

در دسامبر 2021، ژنگ و تیم شیمی او متشکل از دانشمند پژوهشی و نویسنده اصلی این مطالعهYingyu Huang   و نویسنده همکار دکتر Mengxiao Yu، دانشیار پژوهشی در این بخش، برای بررسی و وضوح بهتر نانوذرات طلا در نمونه‌های بافت لوله‌ای پروگزیمال از میکروسکوپ‌های الکترونی دانشگاه(EM) استفاده کردند.

دکتر Yu، گفت: با استفاده از EM، نانوذرات طلا را دیدیم که در لیزوزوم‌های داخل وزیکول‌های بزرگ در لومن، که فضای بیرون سلول‌های اپیتلیال است، محصور شده‌اند.

وزیکول ها کیسه های پر از مایع کوچکی هستند که هم در داخل و هم در خارج سلول ها یافت می شوند و مواد مختلفی را حمل می کنند.

دکتر Yu، گفت: اما ما همچنین تشکیل این وزیکول‌ها را مشاهده کردیم که حاوی نانوذرات و اندامک‌ها در خارج از سلول‌ها بودند و این چیزی نبود که قبلاً دیده باشیم.

محققان مشاهده نمودند که سلول‌های لوله‌ای پروگزیمال برآمدگی‌هایی رو به بیرون در غشای مجرای خود ایجاد می کنند که نه تنها حاوی نانوذرات طلا هستند، بلکه حاوی لیزوزوم‌ها، میتوکندری‌ها، شبکه آندوپلاسمی و سایر اندامک‌هایی می باشند که معمولاً در داخل سلول قرار دارند. سپس محتویات این برآمدگی ها به داخل وزیکولهایی منتقل می شدند که از سطح برآمدگی جدا شده و به داخل فضای خارج سلولی شناور می‌شدند.

دکتر Yu، گفت: در آن لحظه، ما می دانستیم که این یک پدیده غیرعادی است. این یک روش جدید برای سلول ها برای حذف محتویات سلولی است.

یک روند نوسازی جدید

مکانیسم خود نوسازی با واسطه اکستروژن اساساً با سایر فرآیندهای احیا کننده ی شناخته شده مانند تقسیم سلولی و کارهای نظافت سلولی مانند اگزوسیتوز، متفاوت است. در اگزوسیتوز، مواد خارجی مانند نانوذرات در یک وزیکول در داخل سلول محصور می شوند. سپس غشای وزیکول با غشای داخلی سلول ادغام می شود تا غشا به سمت خارج سلول باز شود و محتویات به بیرون آزاد شود.

دکتر هوانگ گفت: آنچه ما کشف کردیم کاملاً با درک قبلی ما از چگونگی حذف ذرات سلولی متفاوت است. در فرآیند اکستروژن، همجوشی غشایی وجود ندارد، در این روش محتوای قدیمی سلول های عادی حذف می شود و به سلول ها اجازه می دهد تا خود را با محتویات تازه به روز کنند. این یک فرآیند ذاتی و فعال است که این سلول‌ها برای زنده ماندن طولانی‌تر و عملکرد مناسب از آن استفاده می‌کنند.

دکتر ژنگ گفت: یافته های ما زمینه های جدیدی را برای مطالعات باز می کند. به عنوان مثال، تحقیقات بر روی سلول‌های اپیتلیال در بافت های دیگر مانند دیواره شریان‌ها و در روده و دستگاه گوارش که شبیه به سلول‌های لوله‌های پروگزیمال، هستند.

دکتر ژنگ افزود: در زمینه نانوپزشکی، ما می‌خواهیم تجمع نانوذرات در بدن را تا حد امکان به حداقل برسانیم. همچنین، اگر بتوانیم نحوه تنظیم یا نظارت بر این فرآیند خود نوسازی را درک کنیم، ممکن است راهی برای سالم نگه داشتن کلیه ها در بیماران مبتلا به فشار خون بالا یا دیابت پیدا کنیم.اگر ما بتوانیم با روشهای غیر تهاجمی اختلال در این فرآیند را تشخیص دهیم، شاید بتوانیم نشانه های بیماری کلیوی را در مراحل بسیار ابتدایی شناسایی کنیم.

منبع:

https://www.news-medical.net/news/20230714/Scientists-Discover-New-Mechanism-for-Kidney-Cell-Renewal.aspx