به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تغییر اندازه اندام پس از رشد، تناسب اندام را در محیط‌های غذایی در حال تغییر، بهبود می‌بخشد. اگرچه فراوانی سلول‌های بنیادی یک عامل تعیین‌کننده اساسی برای تغییر اندازه سازگار است، اما درک ما از مکانیسم‌های زیربنایی آن عمدتاً محدود به تنظیم تقسیم سلول‌های بنیادی است. اپیتلیوم روده یکی از بافت‌هایی است که سریع‌ترین بازسازی را در پستانداران ایجاد می‌کند و سازگاری گسترده‌ای دارد. دیدگاه سنتی تر از سازماندهی سلسله مراتبی روده اخیراً جای خود را به مدلی پویاتر داده است که در آن انواع سلول‌های مختلف در اپیتلیوم روده می‌توانند تمایز زدایی کرده و به عنوان منبع جایگزین سلول‌های بنیادی در صورت آسیب بافتی و شرایط استرس مانند عمل کنند. در همین راستا به تازگی محققان از پدیده جالب برنامه ریزی مجدد سلولی در اندام‌های بالغ بالغ پرده برداری کرده اند که مکانیسم جدیدی از رشد تطبیقی را روشن می‌کند. این مطالعه که بر روی مگس‌های میوه (مگس سرکه) انجام شد، بینش‌های بیشتری را در مورد تمایز زدایی ارائه می‌کند - جایی که سلول‌های تخصصی که عملکردهای خاصی دارند به سلول‌های کمتر تخصصی و تمایز نیافته مانند سلول‌های بنیادی تبدیل می‌شوند. تا به حال، تمایززدایی در درجه اول با آسیب‌های شدید یا شرایط استرس زا همراه بوده است که در طی بازسازی بافت و بیماری‌هایی مانند تومورزایی مشاهده شده است. با این حال، محققان جنبه‌ای را کشف کرده‌اند که قبلاً ناشناخته بود: سلول‌های انترو غدد درون ریز (EEs) در اپیتلیوم روده در پاسخ به تغییرات تغذیه‌ای، مانند بهبودی از گرسنگی، به سلول‌های بنیادی روده (ISCs) تمایززدایی می‌کنند.

تکوین روده

در طول رشد جنینی اولیه (E9.5)، دستگاه روده کوچک در ابتدا به عنوان یک اپیتلیوم شبه چینه (تک لایه) از سطح داخلی روده اولیه ایجاد می‌شود . پس از ضخیم شدن اپیتلیوم (E14.5)، ورقه سلولی که اپیتلیوم روده را تشکیل می‌دهد متعاقباً برای ایجاد کریپت‌های غده‌ای داخل می‌شود که در آن سیگنال‌های منتشر شده از کنام از خود تجدیدی پشتیبانی می‌کنند و از تمایز یک محفظه سلول‌های بنیادی تکثیر شونده جلوگیری می‌کنند. به طور دقیق سلول‌های بنیادی روده را بر اساس مورفولوژی ستونی و چند توان آنها تعریف کردند. کشف اخیر Lgr5 به عنوان یک نشانگر خاص آن بخش باعث پیشرفت فوق العاده‌ای در توصیف مولکولی ISC شد. زیرا هنگامی که سلول‌های دختر Lgr5+ از پایه و ساقه خود خارج می‌شوند تا وارد منطقه تقویت کننده انتقال (TA) شوند، یک انفجار در تکثیر را تجربه می‌کنند. این سلول‌ها پس از خروج از ناحیه ساقه و TA، عمدتاً همه انواع  سلول‌های روده را را ایجاد کرده که عملکردهای مختلف هموستاتیک روده را انجام می‌دهند.

تغییر اندازه اندام و سلول‌های بنیادی

اندام‌های بالغ در Metazoa به طور انعطاف پذیر ساختار خود را در پاسخ به عوامل محیطی بازسازی می‌کنند. به ویژه، طی این فرایند، روده با تغییر اندازه اندام خود با میزان در دسترس بودن مواد مغذی سازگار می‌شود: روده در طول گرسنگی کوچک می‌شود و با تغذیه مجدد بزرگ می‌شود که عملکرد گوارشی و جذبی را بهینه می‌کند. چنین تغییر اندازه سازگار برای تناسب اندام و سلامتی مهم است، بنابراین هرگونه اختلال در رشد مجدد روده منجر به آسیب شناسی‌هایی مانند سندرم روده کوتاه می‌شود. باید توجه داشت که اکثر اندام‌های بالغ دارای تفاوت‌های منطقه ای در ترکیب و عملکرد سلولی هستند. مکانیسم‌هایی که پاسخ‌های تطبیقی را هدایت می‌کنند در مناطق مختلف متنوع هستند. اگرچه فراوانی سلول‌های بنیادی یک عامل تعیین‌کننده اساسی برای اندازه اندام است، اما تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است که چگونه گسترش سلول‌های بنیادی در سطح اندام در مناطق مختلف هماهنگ شده و در طول تغییر ،اندازه سازگار به دست می‌آید. شواهد انباشته نشان داده است که زاده‌های سلول‌های بنیادی بافتی در شرایط شدید استرس زا انعطاف پذیری تمایز را اعمال می‌کنند: بنابراین منبع سلول‌های بنیادی را می‌توان حتی پس از از دست دادن کامل آنها از طریق بازگشت سلول‌های تمایز یافته به سلول‌های بنیادی عملکردی بازسازی کرد. به این شکل پذیری سرنوشت سلولی ، تمایززدایی می‌گویند.

تغییر تمایز سلول‌ها با نوسانات سطوح مواد مغذی

هیروکی ناگای، نویسنده اول این مطالعه و یک فوق دکتر که قبلا در دانشگاه توهوکو مستقر بود، موسسه تحقیقات مرزی برای علوم میان‌رشته‌ای، می‌گوید: «از طریق آزمایش‌های دقیق، ما زیرمجموعه‌ای از سلول‌های انترو غدد درون‌ریز را شناسایی کردیم که در روده میانی بالغ مگس سرکه زندگی می‌کنند، این سلول‌ها با نوسانات سطوح مواد مغذی، به ISC‌ها (سلول‌های بنیادی روده ) تغییر تمایز می‌دهند. برای این کار ما با استفاده از ردیابی نسب درون تنی EEها و توالی یابی RNA تک سلولی، ابتدا زیرجمعیت EE غیرمتمایز شده را مشخص کردیم و سپس طی فرآیندی به نام بریدگی عضو، یک سیستم ژنتیکی برای حذف انتخابی ISCهای حاصل از تمایز زدایی، ایجاد کردیم. به طور قابل‌توجهی، آزمایش‌های کاهش عضو نشان دادند که تمایز زدایی برای گسترش ISC و متعاقب آن رشد روده پس از مصرف غذا حیاتی است. مطالعات قبلی با استفاده از موش‌ها بر ازبین رفتگی تعداد زیادی از سلول‌های بنیادی برای القای تمایز زدایی تکیه داشتند. با این حال، در تحقیقات فعلی، سلول‌های بنیادی از بین نرفتند، بلکه در پاسخ به محرک‌های تغذیه ای افزایش یافتند. این تمایز حیاتی نشان می‌دهد که تمایززدایی به زمینه‌های احیاکننده محدود نمی‌شود، بلکه به طور قابل‌توجهی به بازسازی اندام در طول سازگاری‌های محیطی کمک می‌کند.

کشف مکانیسم مولکولی فرایند تمایززدایی وابسته به مواد مغذی

علاوه بر این، این تیم مکانیسم مولکولی را که باعث تمایززدایی وابسته به مواد مغذی می‌شود، کشف کردند: کمبود گلوکز و اسیدهای آمینه در رژیم غذایی، مسیر سیگنالینگ JAK-STAT را در EEها فعال می‌کند و تبدیل EEها به ISC را در طول بهبودی پس از گرسنگی  را نیز تسهیل می‌کند. این شواهد هنگامی که با یافته‌های سایر مطالعات ترکیب شود، در مجموع نشان می‌دهد که تمایز زدایی وابسته به مواد مغذی می‌تواند یک مکانیسم حفظ‌شده تکاملی در بین گونه‌ها باشد.

کنترل سرنوشت سلولی را با مداخلات تغذیه‌ای

Yuichiro Nakajima که قبلاً در FRIS مستقر بود و نویسنده مسئول مقاله بود، اظهار داشت که این می‌تواند منجر به کنترل برنامه ریزی مجدد سلولی مصنوعی در داخل بدن شود. "اگر ما مواد مغذی خاص و سیگنال‌های دقیقی را که باعث تمایززدایی می‌شوند کشف کنیم، می‌توانیم شکل‌پذیری سرنوشت سلولی را با مداخلات تغذیه‌ای و/یا درمان‌های دارویی کنترل کنیم." با نگاهی به آینده، آنها امیدوارند که بر بررسی شکل پذیری سرنوشت سلولی تحت شرایط فیزیولوژیکی فراتر از تغذیه، مانند تولید مثل، دما، نور و ورزش تمرکز کنند. انجام این کار ممکن است مکانیسم‌های جدیدی را در زمینه سازگاری‌های محیطی آشکار کند.

پایان مطلب/.