دانشمندان به توانایی "سلول‌های زامبی" در حمایت از التهاب اشاره کرده‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، دانشمندان ارتباطی ناشناخته بین میتوکندری، متابولیسم سلولی و التهاب مزمن که با افزایش سن ایجاد می‌شود را کشف کرده‌اند. محققان همچنین در آزمایش‌هایی که روی موش‌ها انجام دادند، نشان دادند که دخالت در یکی از فرآیند‌های کلیدی به کاهش التهاب و بهبود پیری سالم کمک می‌کند. مقاله ایزوستیا بررسی می‌کند که چگونه سلول‌های "زامبی" از فرآیند‌های التهابی پشتیبانی می‌کنند و آیا می‌توان به آنها رسیدگی کرد یا خیر.

چرا سلول‌های «زامبی» با افزایش سن التهاب را حفظ می‌کنند؟

التهاب یکی از مهمترین مکانیسم‌های دفاعی بدن است. هنگامی که عفونت یا آسیب بافتی رخ می‌دهد، بدن سیگنال‌های هشداری ارسال می‌کند که سلول‌های ایمنی و سایر عناصر را برای از بین بردن تهدید و ترمیم نواحی آسیب‌دیده جذب می‌کند. این فرآیند معمولاً پس از رفع تهدید متوقف می‌شود.

با این حال، با افزایش سن، بدن سلول‌هایی را جمع می‌کند که می‌توانند التهاب را برای مدت بسیار طولانی‌تری از حد لازم حفظ کنند. این سلول‌ها پیر نامیده می‌شوند. آنها تقسیم شدن را متوقف می‌کنند، اما نمی‌میرند و فعال باقی می‌مانند.

با وجود توقف تقسیم، سلول‌های پیر همچنان به مصرف انرژی و مشارکت در متابولیسم ادامه می‌دهند. محققان دریافته‌اند که میتوکندری‌های آنها - ساختار‌هایی که مسئول بخش قابل توجهی از تولید انرژی سلولی هستند - عملکرد متفاوتی نسبت به سلول‌های سالم دارند.

سلول‌های پیر کاملاً بی‌اثر نیستند. آنها از نظر متابولیکی فعال باقی می‌مانند و یک برنامه التهابی دارند که باعث می‌شود مولکول‌های التهابی آزاد کنند.

وقتی سلول‌های پیر این برنامه التهابی را فعال می‌کنند، به اصطلاح فنوتیپ ترشحی مرتبط با پیری (SASP) پدیدار می‌شود. این فنوتیپ با التهاب مزمن گسترده در پیری و بیماری‌های مختلفی که در سنین پیری شایع‌تر می‌شوند، مرتبط است.

یک تیم تحقیقاتی به رهبری ژائو پاسوش، استاد فیزیولوژی در کلینیک مایو، به دنبال تعیین فرآیند‌های مولکولی بودند که باعث می‌شوند سلول‌های پیر SASP را حفظ کنند و اینکه آیا می‌توان در این مکانیسم اختلال ایجاد کرد یا خیر. نتایج در Science Daily منتشر شد.

مشخص شده است که حداقل دو مسیر بیولوژیکی مرتبط با میتوکندری در حال همگرایی هستند. یکی از آنها نحوه ذخیره DNA را تغییر می‌دهد و توسعه مناطق مرتبط با SASP را تقویت می‌کند، در حالی که دیگری بیان ژن‌های در معرض SASP را افزایش می‌دهد.

چگونه میتوکندری به ژن‌های التهابی دسترسی پیدا می‌کند

یکی از مکانیسم‌های کشف‌شده، افزایش تولید میتوکندریایی استیل-کوآ، یک مولکول مهم دخیل در متابولیسم، بود. همچنین با هیستون‌ها، پروتئین‌هایی که DNA در اطراف آنها بسته‌بندی می‌شود، تعامل دارد.

با تأثیر بر هیستون‌ها، استیل-کوآ قادر به تضعیف بسته‌بندی DNA است. با این حال، خود کد ژنتیکی بدون تغییر باقی می‌ماند. در عوض، مناطق خاصی از ژنوم برای مکانیسم‌های سلولی، از جمله ژن‌های دخیل در پاسخ التهابی SASP، قابل دسترس‌تر می‌شوند. با این حال، افزایش سطح استیل-کوآ به تنهایی برای توضیح آزادسازی مداوم مولکول‌های التهابی توسط سلول‌های پیر کافی نبود.

دانشمندان مکانیسم دومی را کشف کرده‌اند. میتوکندری‌های آسیب‌دیده می‌توانند DNA و RNA خود را به بخش‌هایی از سلول که در حالت عادی نباید این مولکول‌ها در آنجا باشند، نشت دهند. سیستم ایمنی این ماده ژنتیکی را به عنوان یک سیگنال خطر درک می‌کند و یک پاسخ التهابی را تحریک می‌کند. این سیگنال‌های ایمنی، فاکتور‌های رونویسی را فعال می‌کنند که به روشن شدن ژن‌های خاصی کمک می‌کنند. در نتیجه، آنها بر روی ژن‌های SASP عمل می‌کنند که به دلیل افزایش سطح استیل-کوآ، دسترسی به آنها آسان‌تر شده است.

بنابراین، محققان تعامل دو فرآیند مستقل را کشف کردند. اولی با متابولیسم مرتبط است و ژن‌های التهابی را در دسترس قرار می‌دهد، در حالی که دومی سیگنال ایمنی لازم برای فعال شدن آنها را فراهم می‌کند.

با مشاهده‌ی چگونگی تلاقی این دو مسیر مستقل، می‌خواستیم دریابیم که آیا ایجاد اختلال در یکی از آنها می‌تواند مانع از همکاری آنها در پیشبرد SASP شود یا خیر.

چرا این کشف برای مطالعه پیری مهم است؟

محققان معتقدند که ارتباط کشف‌شده بین متابولیسم میتوکندری و فعالیت ژن‌های التهابی ممکن است به درک بهتر مکانیسم‌های التهاب مزمن در دوران پیری کمک کند. دو سیگنال نقش کلیدی در این فرآیند دارند: یکی مناطق DNA مرتبط با التهاب را در دسترس‌تر می‌کند، در حالی که دیگری آنها را فعال می‌کند.

اگرچه سیگنالینگ ایمنی از میتوکندری آسیب‌دیده هنوز وجود داشت، اختلال در سیگنال متابولیک، دسترسی به ژن‌های SASP را کمتر کرده و مزایای عملکردی را به همراه داشت.

به گفته این دانشمند، نتایج به دست آمده نشان دهنده احتمال تأثیرگذاری نه تنها بر فرآیند‌های التهابی به طور مستقیم، بلکه بر سیگنال‌های متابولیکی است که دسترسی سلول به مناطق خاصی از DNA را تنظیم می‌کنند.

علاوه بر این، به طور گسترده‌تر، این مطالعه نشان می‌دهد که هدف قرار دادن سیگنال‌های متابولیکی که بر دسترسی به DNA تأثیر می‌گذارند، ممکن است رویکرد جدیدی برای کاهش التهاب مرتبط با سن و زوال عملکردی باشد.

بنابراین، این مطالعه بینش‌های جدیدی در مورد نقش سلول‌های پیر در تغییرات مرتبط با سن در بدن ارائه می‌دهد. نویسندگان معتقدند که مطالعه بیشتر تعاملات بین میتوکندری، متابولیسم سلولی و تنظیم ژن ممکن است به شناسایی راه‌های جدید برای کند کردن فرآیند‌های التهابی و کاهش عملکرد بافت مرتبط با آن کمک کند.