به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، همانطور که انسان‌ها به جستجوی چشمه جوانی ادامه می‌دهند، سلول‌های بنیادی نیز همچنان به عنوان یک بازیگر کلیدی برای افزایش طول عمر محسوب می‌شود. مطالعات به طور فزاینده ای نشان می‌دهد که حفظ تناسب سلول‌های بنیادی منجر به طول عمر طولانی تر می‌شود و تحقیقات جدید اهمیت تمیز و مرتب نگه داشتن سلول‌های بنیادی را برجسته می‌کند. بر اساس مطالعه‌ای که اخیراً در مجله Cell Stem Cell منتشر شده است، دانشمندان دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو کشف کردند که سلول‌های بنیادی خون از روشی شگفت‌انگیز برای از بین بردن پروتئین‌های تا شده اشتباه خود استفاده می‌کنند. محققان دریافتند که این روند با افزایش سن کاهش می‌یابد و معتقدند که در همین راستا تقویت سیستم تخصصی دفع زباله می‌تواند به دفع بیماری‌های مرتبط با افزایش سن کمک کند.

سلول‌های بنیادی خونساز و اهمیت حفظ هموستاز پروتئین (پروتئوستاز)

سلول های بنیادی خونساز (HSCs) سلول های خونی را در طول زندگی بازسازی می‌کنند. برای حفظ تناسب اندام، HSCها به ویژه به حفظ هموستاز پروتئین (پروتئوستاز) وابسته هستند. با این حال، چگونگی پاکسازی HSCها از پروتئین های تا شده نادرست ناشناخته است. با توجه به اینکه حفظ هموستاز پروتئین (پروتئوستاز) اساساً و ترجیحاً برای سلول‌های بنیادی مهم است. اختلال پروتئوستاز باعث اختلال در خود نوسازی سلول‌های بنیادی می‌شود که به گسترش ضعیف ex vivo کمک می‌کند و با اختلالات دژنراتیو، سندرم‌های مستعد سرطان و آسیب‌شناسی مرتبط با سن در داخل بدن همراه است. برای حفظ پروتئوستاز، سلول‌ها از شبکه‌ای از مسیرها برای متعادل کردن سنتز پروتئین، تاخوردگی و تخریب استفاده می‌کنند. علیرغم اینکه شبکه پروتئوستاز بسیار محافظت شده است،  ولی می‌توان به طور خاص برای پشتیبانی از تناسب اندام و طول عمر سلول‌های بنیادی را پیکربندی کرد.

چگونگی کمک سلول‌های بنیادی به پیری و بیماری‌های مرتبط با افزایش سن

این مطالعه بر روی سلول‌های بنیادی خونساز (HSCs) متمرکز شد، سلول هایی در مغز استخوان ما که خون و سلول‌های ایمنی جدید را در طول زندگی ما تولید می‌کنند. هنگامی که عملکرد آنها ضعیف یا از بین می‌رود، این می‌تواند منجر به اختلالات خونی و ایمنی مانند کم خونی، لخته شدن خون و سرطان شود. دکتر رابرت سیگنر، محقق دانشگاه، نویسنده ارشد این مطالعه، استادیار دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا درخصوص چگونگی کمک سلول‌های بنیادی به پیری و بیماری‌های مرتبط با افزایش سن گفت: «سلول‌های بنیادی برای مدت طولانی در در بدن ما هستند. "ولی نیاز آنها به حفظ طول عمر مستلزم آن است که سیم کشی و ارتباطات آنها متفاوت از تمام سلول‌های با طول عمر کوتاه بدن باشد."

نحوه حفظ هموستاز پروتئین در سلول‌های بنیادی

یک کلید برای شاد و زنده نگه داشتن سلول‌های بنیادی، حفظ هموستاز پروتئین است. کار قبلی نشان داد که سلول‌های بنیادی، از جمله HSC ها، پروتئین‌ها را بسیار کندتر از سایر انواع سلول‌ها سنتز می‌کنند و کیفیت را بر کمیت ترجیح می‌دهند. این به آن‌ها کمک می‌کند تا اشتباهات کمتری در این فرآیند انجام دهند، زیرا پروتئین‌های تا شده اشتباه می‌توانند برای سلول‌ها سمی شوند. با این حال، برخی از اشتباهات یا آسیب پروتئین اجتناب ناپذیر است، بنابراین محققان تصمیم گرفتند تا بفهمند چگونه سلول‌های بنیادی اطمینان حاصل می‌کنند که این پروتئین‌ها به درستی دور ریخته می‌شوند. در بیشتر سلول‌ها، پروتئین‌های آسیب‌دیده یا نادرست تا شده به‌صورت جداگانه برای دفع برچسب‌گذاری می‌شوند. سپس یک نابودگر پروتئینی متحرک به نام پروتئازوم، پروتئین‌های نشاندار شده را پیدا کرده و آنها را به اجزای اسید آمینه اصلی خود تجزیه می‌کند. اما در مطالعه جدید، محققان دریافتند که فعالیت پروتئازوم به ویژه در HSCها کم است. این موضوع باعث تعجب تیم شد: اگر خلاص شدن از شر پروتئین های آسیب دیده برای سلول‌های بنیادی بسیار مهم است، چرا پروتئازوم کمتر فعال است؟

فرآیند آگرفاژی

دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو دریافتند که پروتئین‌های تا شده اشتباه جمع‌آوری شده و در یک ناحیه (سبز) در سلول‌های بنیادی قبل از دور ریختن جمع‌آوری شده‌اند. از طریق یک سری آزمایش‌های بعدی، تیم دریافتند که HSCها از یک سیستم کاملاً متفاوت استفاده می‌کنند. در اینجا، پروتئین‌های آسیب‌دیده و نادرست تا شده جمع‌آوری شده و به صورت خوشه‌هایی به نام آگرزوم‌ها منتقل می‌شوند. هنگامی که در یک مکان منفرد قرار می گیرند، می توانند به طور جمعی توسط لیزوزوم (یک اندامک سلولی حاوی آنزیم های گوارشی) در فرآیندی به نام آگرفاژی از بین بروند. سیگنر می‌گوید: «آنچه در اینجا بسیار غیرمعمول است این است که تصور می‌شد این مسیر فقط به عنوان یک پاسخ استرس شدید ایجاد می‌شود، اما در واقع این مسیر فیزیولوژیکی طبیعی است که توسط سلول‌های بنیادی استفاده می‌شود. این امر تاکید می‌کند که سلول‌های بنیادی چقدر مهم است که از استرس جلوگیری کنند تا بتوانند سلامت و طول عمر خود را حفظ کنند.

مزیت روش پروتئازوم

چرا سیستم حذف پروتئین در سلول‌های بنیادی متفاوت است؟ مزیت اصلی روش پروتئازوم این است که بلافاصله پروتئین‌ها را تجزیه می‌کند و اسیدهای آمینه تولید می‌کند که سلول می‌تواند دوباره از آنها برای ساخت پروتئین‌های جدید استفاده کند. اما سلول‌های بنیادی علاقه کمتری به ساخت پروتئین‌های جدید دارند. بنابراین، نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که با ذخیره مجموعه‌ای از پروتئین‌های آسیب‌دیده در یک مکان، سلول‌های بنیادی ممکن است ذخیره‌سازی منابع خود را ایجاد کنند که می‌تواند در زمان دیگری که واقعاً به آنها نیاز است، مانند پس از آسیب یا زمانی که زمان بازسازی آن فرا رسیده است، استفاده شود.  سیگنر می‍‌گوید: «بدن واقعا نمی‌تواند خطر از دست دادن سلول‌های بنیادی خود را داشته باشد، بنابراین داشتن این انبار از مواد خام باعث می‌شود در برابر روزهای بارانی محافظت بیشتری داشته باشند. سلول‌های بنیادی دونده‌های ماراتن هستند، اما زمانی که شرایط آن را ایجاب می‌کند، باید دوندگان سرعت در سطح جهانی نیز باشند.»

اهمیت مسیر آگرفاژی

زمانی که محققان مسیر آگرفاژی را از نظر ژنتیکی غیرفعال کردند، سلول‌های بنیادی شروع به تجمع پروتئین انباشته کردند که تناسب اندام، طول عمر و فعالیت بازسازی آنها را مختل کرد. سپس این تیم کشف کردند که در حالی که تقریباً تمام سلول‌های بنیادی جوان دارای آگرزوم هستند، در یک نقطه خاص از پیری، تقریباً به طور کامل از بین رفته بودند. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که ناتوانی سلول‌های بنیادی در از بین بردن مؤثر پروتئین‌های نادرست تا شده در طول پیری، احتمالاً عاملی کلیدی در کاهش عملکرد آنها و اختلالات مرتبط با افزایش سن است. Signer گفت: "امید ما این است که اگر بتوانیم توانایی سلول‌های بنیادی را برای حفظ مسیر تجمعی بهبود دهیم، تناسب سلول‌های بنیادی بهتری را در طول پیری حفظ کرده و اختلالات خونی و ایمنی را کاهش دهیم."

یافته‌های کسب شده در مطالعه

در اینجا، ما نشان دادیم که برخلاف اکثر سلول‌هایی که عمدتاً از پروتئازوم برای تجزیه پروتئین‌های نادرست تا شده استفاده می‌کنند، HSCها ترجیحاً پروتئین‌های تاخورده نادرست را به روشی وابسته به Bag3 به آگرزوم‌ها منتقل می‌کنند و به آگرفاژی، یک شکل انتخابی اتوفاژی، برای حفظ پروتئوستاز در داخل بدن وابسته هستند. هنگامی که اتوفاژی غیرفعال می‌شود، HSC ها با افزایش فعالیت پروتئازوم جبران می‌کنند، اما پروتئوستاز در نهایت با تجمع توده‌های پروتئینی مختل می‌شود و عملکرد HSC مختل می‌شود. بنباراین کمبود کیسه نگهداری زباله‌های سلولی، تشکیل توده‌ای در HSCها را مختل می‌کند، که همین امر منجر به تجمع پروتئین، تمایز متمایل به میلوئید و کاهش فعالیت خود تجدیدی می‌شود. علاوه بر این، پیری HSC با از دست دادن شدید آگرزوم‌ها و کاهش شار اتوفاژیک همراه است. بنابراین مسیرهای تخریب پروتئین به طور خاص در HSCهای بالغ جوان پیکربندی می‌شوند تا پروتئوستاز و تناسب اندام را حفظ کنند، اما در طول پیری این فرایند بی نظم می‌شود.

نویسندگان گمان می‌کنند که انواع دیگر سلول‌های بنیادی و سلول‌های با عمر طولانی مانند نورون‌ها نیاز مشابهی برای تنظیم دقیق هموستاز پروتئین دارند،بنابراین کشف این موضوع کلیدی نشان می‌دهد ایجاد درمانی برای تقویت این مسیر ممکن است برای اندام‌ها و آسیب‌شناسی‌های متعدد مفید باشد.

پایان مطلب/.