دانشمندان مکانیسم «حافظه» روده پس از التهاب را کشف کردند

به گزارش مجله خبری نگار، حتی پس از فروکش کردن التهاب روده و احساس سلامتی فرد، بافت‌ها ممکن است به طور کامل به حالت قبلی خود باز نگردند. دانشمندان موسسه علوم وایزمن کشف کرده‌اند که ماتریکس خارج سلولی - نوعی "داربست" بافتی - می‌تواند بیش از یک سال "حافظه التهابی" منحصر به فردی را حفظ کند. به گفته محققان، این حافظه می‌تواند در بهبود طبیعی روده اختلال ایجاد کند و به توسعه بیماری‌های التهابی مزمن کمک کند. مقاله ایزوستیا توضیح می‌دهد که حافظه التهابی چیست، چرا فقط مربوط به سلول‌های ایمنی نیست و چگونه این کشف جدید می‌تواند درمان بیماری کرون و کولیت اولسراتیو را تغییر دهد.

التهاب، دفاع طبیعی بدن در برابر عفونت یا آسیب بافتی است. معمولاً پس از رفع علت اصلی، روند التهابی به تدریج فروکش می‌کند و بافت‌ها بهبود می‌یابند. به همین دلیل است که مدت‌ها تصور می‌شد روده‌ها پس از بهبودی تقریباً به طور کامل به حالت اولیه خود باز می‌گردند. با این حال، یک مطالعه جدید که در مجله Immunity منتشر شده است نشان می‌دهد که همیشه اینطور نیست.

دانشمندان بر روی ماتریکس خارج سلولی - شبکه‌ای از پروتئین‌ها و سایر مولکول‌های اطراف سلول‌ها - تمرکز کرده‌اند. پیش از این، این ماتریکس در درجه اول به عنوان یک تکیه‌گاه مکانیکی برای بافت‌ها در نظر گرفته می‌شد. امروزه مشخص شده است که این ماتریکس به طور فعال در انتقال سیگنال‌ها بین سلول‌ها شرکت می‌کند، بر رفتار آنها تأثیر می‌گذارد و به تنظیم فرآیند‌های ترمیم کمک می‌کند.

محققان این فرضیه را مطرح کردند که این ساختار قادر به حفظ اثرات التهاب است. برای آزمایش این فرضیه، آنها التهاب روده‌ای کوتاه‌مدت را در موش‌ها القا کردند و سپس بافت را بیش از یک سال پس از بهبودی تحت نظر گرفتند. با وجود ناپدید شدن علائم بیماری، ماتریکس خارج سلولی همچنان تغییر یافته باقی ماند.

یک ماه پس از شروع آزمایش، همه موش‌ها بهبود یافتند، اما ماتریکس خارج سلولی آنها از "فراموش کردن" آسیب خودداری کرد. بافت نتوانست به درستی بازسازی شود و شکل روده حتی پس از ۸۰ روز همچنان تغییر شکل یافته باقی ماند. در واقع، ماتریکس خارج سلولی سفتی مشخصه خود را از دست داد؛ متخلخل شد و ساختار آن حتی پس از ۴۰۰ روز نیز مختل ماند.

چگونه «حافظه» نحوه عملکرد سلول‌های بنیادی را تغییر می‌دهد

روده یکی از سریع‌ترین بافت‌های بدن در حال نوسازی محسوب می‌شود. پوشش داخلی آن تقریباً هر سه تا پنج روز به طور کامل تجدید می‌شود، فرآیندی که توسط سلول‌های بنیادی روده هدایت می‌شود. آنها دائماً سلول‌های اپیتلیال جدیدی را تشکیل می‌دهند و جایگزین سلول‌های قدیمی و آسیب‌دیده می‌شوند.

برای درک اینکه آیا ماتریکس تغییر یافته بر این سلول‌ها تأثیر می‌گذارد یا خیر، دانشمندان از ارگانوئید‌های روده‌ای - مدل‌های سه‌بعدی مینیاتوری از روده که در آزمایشگاه رشد داده شده‌اند - استفاده کردند. سلول‌های بنیادی سالم در یک ماتریکس خارج سلولی که توسط التهاب تغییر یافته بود، قرار داده شدند. نتیجه غیرمنتظره بود: به جای تشکیل بافت طبیعی، سلول‌ها شروع به تبدیل شدن به سلول‌های اپیتلیال کردند که باعث التهاب می‌شوند.

با استفاده از یک پایگاه داده توالی‌یابی RNA تک سلولی و هفت نمونه بیوپسی از بیماران کولیت اولسراتیو، دریافتیم که همین سلول‌های اپیتلیال پیش‌التهابی، مشخصه نواحی ملتهب در این بیماران نیز هستند. این نتایج به وضوح نشان می‌دهد که ماتریکس خارج سلولی نقش مهمی در التهاب مزمن ایفا می‌کند و می‌تواند به طور بالقوه پیش‌بینی کند که کدام نواحی دچار التهاب می‌شوند یا در آینده دچار شعله‌ور شدن بیماری می‌شوند.

جالب توجه است که تغییرات مشابهی قبلاً در سلول‌های بنیادی روده‌ای بیماران مبتلا به بیماری التهابی روده شناسایی شده است. مطالعه‌ای که در مجله Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology منتشر شد، نتیجه گرفت که آنها قادر به حفظ حافظه اپی‌ژنتیکی التهاب گذشته حتی در خارج از بدن هستند، که نشان‌دهنده تغییرات طولانی‌مدت در خواص آنها است.

بیماری‌های التهابی مزمن روده در درجه اول شامل بیماری کرون و کولیت اولسراتیو می‌شوند. این بیماری‌ها با دوره‌های متناوب بهبودی و تشدید بیماری مشخص می‌شوند. با این حال، تاکنون دانشمندان نتوانسته‌اند به طور کامل توضیح دهند که چرا پس از آسیب موقت، بافت‌ها در برخی افراد بهبود می‌یابند، در حالی که در برخی دیگر بیماری مزمن می‌شود.

نویسندگان این مطالعه معتقدند که یکی از عناصر گمشده ممکن است وضعیت ماتریکس خارج سلولی باشد. اگر اثرات التهاب قبلی را حفظ کند، بافت مستعد عود مجدد بیماری می‌شود. نکته بسیار مهم این است که محققان بارزترین تغییرات را در همان مناطقی از روده که کولیت اولسراتیو اغلب در آنها ایجاد می‌شود، کشف کردند.

دانشمندان نقش کلیدی را به پروتئین کلاژن XVIII نسبت می‌دهند. پیش از این، این پروتئین تنها به عنوان یک نشانگر اولیه بیماری التهابی روده در نظر گرفته می‌شد، اما اکنون نشان داده شده است که این پروتئین می‌تواند مولکول‌های سیگنالینگ را حفظ کرده و رشد سلول‌های بنیادی را تغییر دهد. هنگامی که محققان تولید کلاژن XVIII را در موش‌ها سرکوب کردند، تغییرات برگشت‌ناپذیر در ماتریکس رخ نداد و از ایجاد التهاب مزمن جلوگیری شد.

این بدان معناست که کلاژن XVIII پتانسیل تبدیل شدن به یک هدف درمانی جدید را دارد. پزشکان به جای اینکه فقط به التهاب موجود بپردازند، قادر خواهند بود فرآیند‌هایی را که باعث ایجاد بیماری مزمن می‌شوند، خیلی زودتر مورد توجه قرار دهند.

امروزه، اکثر دارو‌های مدرن برای بیماری کرون و کولیت اولسراتیو در درجه اول سیستم ایمنی را هدف قرار می‌دهند، التهاب را کاهش می‌دهند و بهبودی را تقویت می‌کنند. با این حال، حتی مؤثرترین دارو‌ها همیشه از شعله‌ور شدن بیشتر بیماری جلوگیری نمی‌کنند. به گفته نویسندگان این مطالعه، یکی از دلایل ممکن است این باشد که این درمان اثرات التهاب را از بین می‌برد، اما محیطی را که بافت‌ها در آن بهبود می‌یابند، تغییر نمی‌دهد.

اگر تحقیقات بیشتر این یافته‌ها را تأیید کند، ماتریکس خارج سلولی نه تنها می‌تواند به یک هدف جدید برای درمان تبدیل شود، بلکه ابزاری برای تشخیص زودهنگام نیز خواهد بود. در طول بازسازی آن، قطعات پروتئینی متعددی تشکیل می‌شوند که برخی از آنها وارد جریان خون می‌شوند. دانشمندان در حال حاضر روی فناوری‌هایی کار می‌کنند که امکان استفاده از این تغییرات را به عنوان نشانگر‌های زیستی برای بیماری‌های مختلف فراهم می‌کنند.

اکنون که می‌دانیم تغییرات در ماتریکس خارج سلولی سرنوشت سلول‌های بنیادی را تعیین می‌کند و این فرآیند‌ها زیربنای پاسخ التهابی هستند، مشخص می‌شود که درمان‌های موجود بر نتیجه نهایی متمرکز هستند تا علت اصلی. ما امیدواریم که اکتشافات ما در نهایت به یک رویکرد درمانی منجر شود که کل زنجیره بازسازی بافت را در بر بگیرد - از ماتریکس خارج سلولی، از طریق سلول‌های بنیادی و تا پاسخ ایمنی.

اگرچه این مطالعه روی مدل‌های حیوانی انجام شده است، اما هنوز برای پیش‌بینی ظهور قریب‌الوقوع درمان‌های جدید خیلی زود است. با این حال، این تحقیق درک ما از بازسازی بافت را تغییر می‌دهد: معلوم می‌شود که حتی پس از ناپدید شدن علائم، بدن می‌تواند نوعی "حافظه بیولوژیکی" از بیماری را حفظ کند.