دانشمندان علت برخی از نقص‌های قلبی را یافته‌اند

به گزارش مجله خبری نگار، دانشمندان مکانیسم ناشناخته‌ای از ارتباط سلولی را کشف کرده‌اند که ممکن است ایجاد برخی از نقص‌های مادرزادی قلب را توضیح دهد. این مکانیسم شامل ساختار‌های میکروسکوپی روی سطح سلول‌ها است که به آنها در دریافت سیگنال‌ها در طول تشکیل اندام کمک می‌کند. ایزوستیا گزارش می‌دهد که چگونه اختلال در این «آنتن‌های» سلولی می‌تواند بر رشد قلب تأثیر بگذارد.

چگونه سلول‌ها رشد قلب را کنترل می‌کنند؟

نقص‌های مادرزادی قلب در دوران رشد جنین ایجاد می‌شوند. آنها از شایع‌ترین انواع نقص‌های مادرزادی هستند: تقریباً ۲.۳ تا ۲.۵ میلیون کودک در سراسر جهان هر ساله با این نقص‌ها متولد می‌شوند.

محققان دانشگاه کپنهاگ مکانیسمی را کشف کرده‌اند که می‌تواند توسعه برخی از این اختلالات را توضیح دهد. این مکانیسم شامل مژک اولیه - یک ساختار کوچک آنتن مانند که در سطح اکثر سلول‌های بدن یافت می‌شود - می‌شود. این مطالعه در مجله PLOS Biology منتشر شده است.

مژک‌های اولیه به سلول‌ها کمک می‌کنند تا سیگنال‌های شیمیایی را از محیط دریافت کرده و آنها را به دستورالعمل تبدیل کنند. این سیگنال‌ها می‌توانند تعیین کنند که آیا یک سلول تقسیم می‌شود، حرکت می‌کند، متابولیسم خود را تغییر می‌دهد یا می‌میرد. در طول رشد جنینی، این سیستم از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا سلول‌ها باید تشکیل اندام‌های آینده را به طور دقیق هماهنگ کنند.

ما یک سیستم ارتباطی جدید روی سطح بیرونی سلول‌ها کشف کرده‌ایم که برای تشکیل صحیح قلب در طول رشد جنینی بسیار مهم است. این کشف درک ما از علل برخی نقص‌های مادرزادی قلب را تغییر می‌دهد. ما یک چرخ‌دنده حیاتی را در یک مکانیسم بسیار پیچیده شناسایی کرده‌ایم.

دانشمندان کشف کردند که سه پروتئین - TAK۱، TAB۲ و PKA-Cα - درون مژک اولیه با هم تعامل دارند. آنها با هم یک مرکز سیگنالینگ منحصر‌به‌فرد را تشکیل می‌دهند که رشد بافت قلب را تنظیم می‌کند.

به گفته محققان، این سیستم به سلول‌های پیش‌ساز کمک می‌کند تا به درستی رشد کرده و به سلول‌های ماهیچه قلب تبدیل شوند. اگر تغییرات ژنتیکی پروتئین‌های مرتبط با آن را مختل کند، ممکن است سیگنالینگ به درستی انجام نشود.

این پروتئین‌ها به عنوان دستورالعمل‌های مولکولی عمل می‌کنند که به سلول‌های بنیادی می‌گویند چه زمانی و چگونه به سلول‌های ماهیچه قلب تبدیل شوند.

نقص در این مکانیسم می‌تواند منجر به نقص در تشکیل قلب شود. محققان این موارد را "نقص آنتن " می‌نامند، زیرا مشکل در سیستمی رخ می‌دهد که به سلول کمک می‌کند سیگنال‌های لازم را دریافت و پردازش کند.

دانشمندان برای آزمایش ارتباط بین مکانیسم کشف‌شده و نقص‌های مادرزادی قلب، از چندین رویکرد استفاده کردند. ابتدا، داده‌های ژنتیکی چندین هزار بیمار مبتلا به این بیماری‌ها را بررسی کردند و به دنبال جهش‌های نادری بودند که در آنها شایع‌تر از افراد سالم بود. سپس محققان برخی از تغییرات ژنتیکی کشف‌شده در ماهی زبرا را بازتولید کردند. معلوم شد که چنین جهش‌هایی در واقع می‌توانند تشکیل طبیعی قلب را مختل کرده و عملکرد آن را کاهش دهند.

آزمایش‌های بیشتری با سلول‌های انسانی و سلول‌های بنیادی موش انجام شد. این آزمایش‌ها به دانشمندان اجازه داد تا سیستم سیگنالینگ را مستقیماً در سطح سلولی مطالعه کنند و پیامد‌های اختلال در اجزای آن را تعیین کنند.

ترکیبی از داده‌های ژنتیکی بیمار و نتایج آزمایش‌های آزمایشگاهی نشان می‌دهد که مژک اولیه ممکن است نقش مهمی در ایجاد برخی از نقص‌های مادرزادی قلب داشته باشد. با این حال، محققان تأکید می‌کنند که آزمایش‌های حیوانی و مدل سلولی امکان درک کامل مکانیسم عمل آن را در انسان فراهم نمی‌کند.

ما این مکانیسم را از زوایای مختلف و با استفاده از روش‌های متنوعی بررسی می‌کنیم و همه آنها آنچه را که در بیماران مشاهده می‌کنیم تأیید می‌کنند. بنابراین، ما به طور معقولی مطمئن هستیم که این مکانیسم در انسان نیز وجود دارد.

مکانیسم کشف‌شده ممکن است به چیزی بیش از تشکیل قلب مرتبط باشد. جهش‌های مورد مطالعه در افرادی با نقص‌های مادرزادی قلبی سندرمیک یافت شدند - شرایطی که در آن ناهنجاری‌های قلبی با تغییراتی در سایر اندام‌ها همراه است.

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که مژک‌های اولیه در رشد بافت‌های مختلف نقش دارند. بنابراین، اختلال در عملکرد آنها می‌تواند به طور بالقوه همزمان بر چندین سیستم بدن تأثیر بگذارد.

دانشمندان شواهدی یافته‌اند که نشان می‌دهد همین مکانیسم ممکن است با رشد مغز، کلیه و اسکلت مرتبط باشد. این موضوع می‌تواند توضیح دهد که چرا برخی از بیماران علاوه بر سایر اختلالات، نقص مادرزادی قلب نیز دارند.

وقتی مژک‌ها دچار نقص می‌شوند، معمولاً بر رشد چندین اندام دیگر تأثیر می‌گذارند. این ممکن است توضیح دهد که چرا برخی از بیماران مبتلا به نقص مادرزادی قلب، نقص‌ها و شرایط مرتبط با آن را نیز دارند که بر مغز، کلیه‌ها و اسکلت تأثیر می‌گذارند. این مکانیسم توضیحی یکپارچه برای بیماری‌هایی ارائه می‌دهد که قبلاً درک آنها دشوار بود.

نویسندگان این مطالعه معتقدند که این کشف می‌تواند به درک بهتر طیف وسیعی از بیماری‌های ژنتیکی نادر مرتبط با اختلال عملکرد اولیه مژک‌ها کمک کند. این امر می‌تواند به طور بالقوه منجر به تشخیص زودهنگام برخی بیماری‌ها و روش‌های تشخیصی دقیق‌تر شود.

دانشمندان تغییر زمان وعده‌های غذایی را با خطر ابتلا به بیماری‌های قلبی مرتبط دانسته‌اند.

این کشف چه چیزی می‌تواند به پزشکی بدهد؟

مژه‌های اولیه پیش از این با تعداد زیادی از بیماری‌های ژنتیکی نادر مرتبط بوده‌اند، اما مکانیسم‌هایی که منجر به اختلالات رشد اندام‌ها از تغییرات ژنتیکی می‌شوند، در بسیاری از موارد به خوبی شناخته نشده‌اند. یک مطالعه جدید، توضیح احتمالی برای چگونگی اختلال در سیگنال‌دهی درون سلول‌ها توسط تغییرات در ژن‌های فردی و در نهایت تأثیر بر تشکیل اندام‌ها حتی قبل از تولد را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

محققان هنوز نمی‌توانند ادعا کنند که مکانیسم کشف‌شده، تمام موارد نقص مادرزادی قلب را توضیح می‌دهد. این مطالعه بر روی گروه خاصی از بیماری‌های ژنتیکی تعیین‌شده تمرکز دارد و بخش قابل توجهی از آزمایش‌ها بر روی مدل‌های سلولی و حیوانی انجام شده است.

با این حال، نویسندگان معتقدند که مطالعه بیشتر این سیستم می‌تواند به شناسایی بیمارانی که در معرض خطر بیشتری در اوایل رشد هستند کمک کند و ریشه‌های سایر بیماری‌های نادر مرتبط با مژک‌های اولیه را بهتر درک کند.