مرور دستاوردها: نزاع بیماری ها

باوجود اکتشافات زیاد علم پزشکی، همچنان شمار زیادی از بیماری ها فکر محققان را به خود درگیر کرده است، آنها به دنبال یافتن سرنخ هایی برای سوال های خود هستند.

دیابت و آلزایمر، بیماری هایی هستند که دانشمندن اطلاعات زیادی درباره ی نحوه ی عملکرد آنها دارند اما هنوز موفق به درمان آن ها نشده اند. دانشمندان بر لبه ی دانش حرکت می کنند و در تاریکی های علم به دنبال پاسخ سوال هایشان می گردند.

از آنجایی که پاسخ ها لقمه های حاضر و آماده نیستند، گاهی مجبور اند برای حل آن ها چندین قدم عقب تر رفته، درهای گذشته را مجددا باز کرده، و دستاوردها را بار دیگر مرور کنند.

اخیرا برای مثال، اندام تازه ای که از دیده ها پنهان بود، کشف شد. «فضای بینابینی» (تشکیل شده از کیسه های پر از مایع) که به نظر می رسد بزرگترین اندام بدن باشد.

پیش از این تصور می شد فضای بینابینی، صرفا یک بخش کوچک بی اهمیت است، که تنها مثل ورقه ی نازک سیمان اطراف سلول ها را می پوشاند تا آنها کار خود را به درستی انجام دهند. اما به کمک تکنولوژی، به مرور اهمیت اندازه و عملکرد آن مشخص شد.

دانشمندان در حال حاضر به دنبال ارتباط بین این اندام و گسترش بیماری هایی مثل، اِدِم، فیبروز و سرطان هستند.

در علم تحقیق، نباید کوچک ترین سرنخ هایی را نادیده گرفت. فضای بینابینی به ما یاداوری کرد، که گاهی باید بارها برگشت و با توقف روی برخی مسائل، بیشتر درمورد آن ها فکر کرد.

در این مقاله، ما چند مورد از دستاوردهای زیستی سلول ها را مرور می کنیم، که ممکن است برای شناسایی راه هایی به منظور درک برخی از بیماری ها کمک کند.

 میکروتوبول ها: فراتر از یک اسکلت

با حرکت در سیتوپلاسم سلول ها شبکه ی پیچیده ای از پروتئین ها به نام «سایتواسکلتون»، قابل مشاهده هستند. بخشی که نخستین بار توسط «کونستانتینوویچ کولستو» مشاهده شد. میکروتوبول های لوله مانند و طویل، ساختار های اولیه ی تشکیل دهنده ی سایتواسکلتون هستند.

میکروتوبول ها به حفظ ساختار سلول کمک می کنند، اما علاوه بر این آنها نقش مهمی در تقسیم سلولی و انتقال مواد در سیتوپلاسم دارند.

اختلال عملکرد میکروتوبول ها به طور مستقیم با دو بیماری پارکینسون و آلزایمر در ارتباط است.

فیبر های عصبی که حاصل پیچش نادرست و غیر طبیعی پروتئین ویژه ای به نام «تائو» هستند، یکی از مهم ترین نشانه های بیماری آلزایمر اند. معمولا، پروتئین تائو، در ترکیب با ملکول های فسفات، به ایجاد ساختمان صحیح میکروتوبول ها کمک می کند. در مورد بیماری آلزایمر، پروتئین تائو، چهار برابر بیشتر از میزان طبیعی خودش، فسفات را حمل می کند.

میزان بیش از حد فسفات، مقاومت میکروتوبول ها را کاهش داده، و حتی می تواند منجر به از هم گسیختگی ساختار میکروتوبول ها شود.

هنوز ارتباط دقیق بین از بین رفتن ساختار میکروتوبول ها و تاثیر آن ها بر تغییر نورون های عصبی، مشخص نشده ، اما محققان امیدوارند که با یافتن این ارتباط، روزی بتوان از بروز آلزایمر جلوگیری کرد.

تاثیرات عملکرد میکروتوبول ها صرفا بر شرایط عصبی بدن نیست. از سال1990 دانشمندان در رابطه با تغییرات ریشه ای سلول ها که منجر به حمله ی قلبی می شود، شروع به بحث و تحقیق کردند.

نتیجه ی آخرین تحقیقات نشان می دهد که تغییرات شیمیایی در شبکه ی میکروتوبول های سلول های قلب، عملکرد آنها را تضعیف می کند.

برخی معتقدند، داروهای برنامه ریزی شده که مستقیما میکروتوبول سلول ها را مورد هدف قرار می دهند، ممکن است راهی برای ارتقاء عملکرد سلول های قلب باشند.

  در پس موتور خانه

اگر قرار باشد یک نکته ی مهم از کلاس زیست شناسی تان به خاطر داشته باشید، شاید این باشد که

«میتوکندری، موتورخانه ی سلول است». امروزه دانشمندان معتقدند که میتوکندری در ابتلا به بسیاری از بیماری ها دخیل است.

میتوکندری، بیشتر از یک موتورخانه

نقش میتوکندری در بیماری پارکینسون، بسیاری از توجه ها را به خود جلب کرده است.

در واقع، باگذر زمان، انواع آسیب ها به میتوکندری، سبب بروز و پیشرفت بیماری پارکینسون خواهد شد.

برای مثال، بسیاری از موارد آسیب می تواند در مسیر شیمیایی تولید انرژی در میتوکندری و یا تاثیر مواد جهش زا بر دی ان ای میتوکندری رخ دهد.

همچنین، میتوکندری می تواند به وسیله ی گونه ای از اکسیژن غیر فعال، که محصول جانبی تولید انرژی است نیز مورد آسیب قرار بگیرد.

اما این آسیب چگونه موجب بروز علائم پارکینسون می شود؟

جواب این سوال به نوع سلولی که در پارکینسون دخیل است، برمیگردد: «نورون های دوپامینرژیک»

میتوکندری این سلول ها به طور منحصر به فردی مستعد غیرفعال شدن است. و احتمالا این موضوع به دلیل حساسیت بالای آنها نسبت به حمله های اکسیژنی می باشد.

علاوه بر این، عملکرد سلول های عصبی دوپامینرژیک، به حضور کلسیم نیز وابسته است، عنصری که توسط میتوکندری نشانه گذاری می شود. اگر کلسیم میتوکندری کنترل نشود، این سلول ها به شدت آسیب خواهند دید.

نقش میتوکندری ها در سرطان نیز مورد بحث است. در سرطان، سلول ها به شکل غیرقابل کنترل تقسیم می شوند و انرژی مورد نیاز آن ها از طریق میتوکندری فراهم می شود.

به غیر از توانایی میتوکندری در تامین انرژی برای رشد و تقسیم سلول های سرطانی، به آنها کمک می کند که خود را با شرایط سخت محیط وفق دهند.

از آنجایی که سلول های سرطانی نمی توانند به تنهایی در بدن حرکت کنند، بدون نیاز به تنفس، شروع به تکثیر می کنند. و البته میتوکندری هم در این امر به آنها کمک می کند.

از شواهد چنین برمی آید که علاوه بر پارکینسون و سرطان، میتوکندری در پیشرفت بیماری کبد چرب غیر الکلی و برخی مشکلات شُشی نیز دخیل است. ما هنوز راه زیادی برای شناسایی تاثیر اندامک های مهم بر بیماری ها داریم.

نسل بعدی میکروب ها

باکتریوفاژ ها ویروس هایی هستند که به باکتری ها حمله می کنند. و  با خوردن آنها شروع به بزرگ شدن می کنند.

اگر باکتری ها بر سلامتی اثر دارند، قطعا قاتلان آن ها هم بی اثر نیستند.

باکتری ها که در تمام اکوسیستم های کره ی زمین حضور دارند، به شکل قابل توجهی فراوانند.

تعداد باکتریوفاژها به هرحال، از باکتری ها هم بیشتر است؛ و بر طبق یک تعریف، «واقعا در همه جا حاضرند».

تاثیرات میکروب ها بر سلامتی و بیماری ها، شبکه ی پیچیده ای از برهمکنش هاست که ما به تازگی آن ها را کشف کرده ایم.

مثلا زمانی که وایروم _ ویروس مستقر در بدن ما_ به ترکیبی افزوده می شود، پیچیدگی کار چندین برابر می شود.

با توجه به اینکه از اهمیت باکتری ها در بیماری و سلامتی مطلع هستیم، فقط یک پرش کوتاه تخیلی در رابطه با باکتریوفاژ ها لازم است تا دریابیم، شاید یک روز آنها از لحاظ پزشکی بسیار مفید ظاهر شوند.

نکته ی قابل توجه این است که باکتریوفاژها برای باکتری های مختلف به شکل اختصاصی عمل می کنند.

باکتریوفاژ ها در سال 1920 در درمان عفونت ها مورد استفاده قرار می گرفتند، از آنجایی که برای نگه داری، آسان و ارزان بودند، به عنوان آنتی بیوتیک های اولیه پرکاربرد بودند.

اما به دلیل نگرانی هایی در رابطه با افزایش مقاومت آنتی بیوتیکی، استفاده ی مجدد از درمان باکتریوفاژی ممکن است به تعویق بیافتد.

باکتریوفاژها از این جهت که برای هر باکتری اختصاصی عمل می کنند، نیز سودمند هستند.

به هرحال، ما در علم شناسایی باکتریوفاژها همچنان تازه کار هستیم، اما امیدواریم به زودی به نقش آنها در مقابله علیه بیماری های قلبی_ عروقی و خود ایمن، عمل پیوند و سرطان، پی ببریم.

قدم زدن بر روی چربی های شناور

هر سلول، با پوشش لیپیدی پوشیده شده، که همواره اجازه ی ورود و خروج مواد شیمیایی خاصی را به درون سلول می دهند. جدا از اینکه این غشاء ها مثل پاکت های محتوی موادی هستند، حضور پروتئین ها سبب پیچیدگی بیشتر در آنها می شود.

درون ساختار غشاء، چربی های شناور جزایری را ایجاد می کنند که در بر دارنده ی  کانال ها و سایر تجهیزات سلول است. هدف اصلی این ساختار ها هنوز در دست تحقیق است اما دانشمندان متوجه وجود یک ارتباط بین آنها و برخی بیماری ها مثل افسردگی شده اند.

غشاء لیپیدی، فراتر از یک بسته ی ساده

تحقیقات اخیر نشان داد که شناخت غشاء لیپیدی می تواند ما را در چگونگی عملکرد «ضد افسردگی ها» راهنمایی کند.

پروتئین های جی _ ناقل سیگنال های سلولی_ هنگامی که در اطراف لیپیدهای شناور تجمع پیدا می کنند، غیر فعال می شوند. اختلال در فعالیت آن ها سبب کاهش ارتباطات سلولی می شود، ارتباطاتی که می توانست سبب بروز برخی علائم افسردگی شود.

از سمت دیگر، کار دیگری که ضد افسردگی ها انجام می دهند این است که باعث خروج پروتئین های جی از سلول شده و در نتیجه سبب کاهش علائم افسردگی می شوند.

طی مطالعات دیگر، غشاء لیپیدی شناور دارای توانایی مقاومت دارویی و متاستازی علیه سرطان های پانکراس و تخمدان می باشد. و علاوه بر آن در کاهش سرعت مسیر پیشروی بیماری آلزایمر نیز موثر است.

اگرچه ساختار دولایه ای غشاء لیپیدی، جزء اکتشافات اواسط قرن هستند، لیپیدهای شناور به عنوان عضو تازه ی سلول، به تازگی کشف شده اند. و بسیاری از پرسش ها درمورد ساختار و عملکرد آنها هنوز بی جواب مانده است.

محتویات مورد نیاز، از طریق بسته های کوچکی وارد می شوند

وزیکول های خارج سلولی، بسته های کوچکی هستند که مواد شیمیایی را بین سلول ها جابه جا می کنند. آنها در برقراری ارتباط و فرایند های متنوعی مثل لخته شدن خون، پیری سلول و پاسخ های ایمنی ایفای نقش می کنند.

از آنجایی که این بسته ها به عنوان ناقل پیام، در آرایش طولانی مسیر حضور دارند، تعجب آور نیست که انحراف و خلل در آنها سبب بروز بیماری شود.

از طرف دیگر وزیکول ها می توانند ناقل مولکول های پیچیده ای مثل پروتئین ها و دی ان ای باشند، پس می توانند هدایت کننده ی مواد خاص بیماری زا نیز باشند.( مثل پروتئین هایی که در بیماری های مربوط به رشته های عصبی دخیل هستند)

تومورها هم باعث ایجاد وزیکول های خارج سلولی می شوند، اما همچنان نقش دقیق آن ها شناسایی نشده است، اما مشخص است که به سلول های سرطانی برای جابه جایی در قسمت های مختلف کمک می کنند.

وقتی ما توانسته ایم مسیر ها و سیگنال های درون سلول را مورد مطالعه قرار دهیم، پس قطعا می توانیم به اطلاعاتی در رابطه با مسیر های بی شمار بیماری ها نیز دست پیدا یابیم. برای این کار لازم است که کد های ژنتیکی آن ها را رمز گشایی کنیم که این کار خود یک چالش شگفت انگیز است.

در پیچ و تاب

اگر شما اطلاعات زیستی داشته باشید، شبکه اندوپلاسمی را خواهید شناخت(ER). اتصال کیسه هایی درون سیتوپلاسم سلول باعث ایجاد شبکه ی بزرگی به نام شبکه ی اندوپلاسمی می شوند که به غشاء هسته ی سلول متصل است.

شبکه اندوپلاسمی که برای نخستین بار در سال 1800 توسط میکروسکوپ مشاهده شد، پروتئین ها را پیچ و تاب می دهد و آنها را برای زندگی در محیط خشن بیرون سلول آماده می کند.

پیچ و تاب خوردن صحیح پروتئین ها موضوع بسیار مهمی است، اگر این کار به درستی انجام نشود، شبکه ی اندوپلاسمی نمی تواند آن ها را به محل هدف آن ها منتقل کند. در زمان های تنش، هنگامی که شبکه ی اندوپلاسمی به دقت در حال فعالیت است، پیچ و تاب های اشتباه، و یا پروتئین های بدون پیچ و تاب را اصلاح می کند. این کار توسط پیغامی به نام «پیام پروتئین بدون پیچ» (UPR) به شبکه اندوپلاسمی ابلاغ می شود.

پیغام UPR سبب برگشت عملکرد طبیعی سلول ها با پشتیبانی از پروتئین های بدون پیچش می شود. برای این منظور، محصولات پروتئین مورد بررسی قرار گرفته و پروتئین هایی که از ناحیه پیچش دچار مشکل هستند، سبب فعال شدن ماشین های ملکولی ای می شوند. این ماشین ها با افزودن پیچ و تاب هایی، پروتئین ها را اصلاح می کنند.

عدم مدیریت صحیح شبکه اندوپلاسمی و در نتیجه اختلال در ارسال پیامUPR برای اصلاح پروتئین ها، باعث می شود که سلول برای مرگ علامت گذاری شده، و به سمت خودکشی پیش برود.( apoptosis)

تنش های شبکه ی اندوپلاسمی و به دنبال آن اختلال پیغام UPR، سبب بروز بسیاری از بیماری ها مانند دیابت می شود.

انسولین بوسیله ی سلول های بتای پانکراس ساخته می شود، و از آنجایی که محصولات این هورمون متنوع است، تغییراتی در کاهش و افزایش فشار روی شبکه ی اندوپلاسمی ایجاد می کنند. (این موضوع نشان دهنده ی میزان تاثیرپذیری این پروتئین از پیغام ها ی UPR است)

مطالعات نشان می دهد که قند خون بالا سبب افزایش فشار بر ساخت پروتئین می شود. در صورتیکه  UPR به درستی فعالیت نکند، سلول های بتا غیرفعال شده و از بین می روند. هنگامی که تعداد سلول های بتا کاهش می یابد، انسولین به میزان لازم تولید نمی شود و این موضوع سبب پیشرفت بیماری دیابت می شود.