به گزارش پایگاه اصلاع رسانی بنیان، دانشمندان دانشگاه تگزاس در دالاس یک فرآیند خانه داری (House Keeping) منحصر به فرد را در سلول‌های کلیه کشف کردند که در آن محتوای ناخواسته خارج می‌شود و در نتیجه سلول‌ها خود را جوان می‌کنند و عملکرد آن‌ها سالم می‌ماند. این روش منحصر به فرد خود نوسازی، متمایز از فرآیندهای بازسازی معمولی شناخته شده در سایر بافت‌ها و اندام‌های بدن، می‌تواند توضیح دهد که چگونه کلیه‌ها می‌توانند سلامت خود را در طول زندگی در غیاب آسیب یا بیماری حفظ کنند. این تیم یافته‌های خود را در مطالعه‌ای که اخیراً در نشریه Nature Nanotechnology منتشر شده است، شرح دادند.

پیش زمینه

ژن خانه‌دار یا ژن خانه‌بان به ژن‌هایی می‌گویند که ساختاری هستند و سلول‌ها به آن‌ها برای پاسداری نگهداشت کارکردشان، به‌ویژه کارکردهای پایه‌ای سلول، نیاز دارند. این ژن‌ها در همه سلول‌های جانداران بیان می‌شوند. برخلاف کبد و پوست، جایی که سلول‌ها برای ایجاد سلول‌های دختر جدید و بازسازی اندام تقسیم می‌شوند، سلول‌های لوله‌های پروگزیمال کلیه از نظر میتوزی ساکن هستند و برای ایجاد سلول‌های جدید تقسیم نمی‌شوند. دکتر جی ژنگ، استاد شیمی و بیوشیمی در دانشکده علوم طبیعی و ریاضیات و نویسنده هم کار این مطالعه گفت " در موارد آسیب یا بیماری خفیف، سلول‌های کلیه قابلیت ترمیم محدودی دارند و سلول‌های بنیادی در کلیه می‌توانند سلول‌های کلیوی جدید را تشکیل دهند، اما فقط تا حدی."

یک یافته غیرمنتظره

محققان گفتند که این کشف آن‌ها را غافلگیر کرد. به مدت 15 سال، ژنگ در حال بررسی استفاده زیست پزشکی از نانوذرات طلا به عنوان عوامل تصویربرداری، برای درک اساسی از فیلتراسیون گلومرولی، برای تشخیص زودهنگام بیماری کبد، و برای تحویل هدفمند داروهای سرطان بوده است. بخشی از این کار بر درک چگونگی فیلتر شدن نانوذرات طلا توسط کلیه‌ها و پاکسازی بدن از طریق ادرار متمرکز شده است. تحقیقات نشان داده است که نانوذرات طلا عموماً بدون آسیب از ساختاری در کلیه به نام گلومرول عبور می‌کنند و سپس به داخل لوله‌های پروگزیمال می‌روند که بیش از 50 درصد کلیه را تشکیل می‌دهند. سلول‌های اپیتلیال لوله‌ای پروگزیمال، نانوذرات را درونی می‌کنند، که در نهایت از آن سلول‌ها فرار می‌کنند تا در ادرار دفع شوند. اما نحوه فرار آنها از سلول‌ها مشخص نیست. در دسامبر 2021، ژنگ و تیم شیمی او - دانشمند محقق و نویسنده ارشد مطالعه، یینگیو هوانگ و نویسنده همکار دکتر منگسیو یو، دانشیار پژوهش - در حال بررسی نانوذرات طلا در نمونه‌های بافت لوله‌ای پروگزیمال با استفاده از میکروسکوپ نوری بودند، اما آن‌ها برای وضوح بهتر به یکی از میکروسکوپ‌های الکترونی دانشگاه (EM) تغییر مکان دادند. یو گفت: " با استفاده از EM، نانوذرات طلا را دیدیم که در لیزوزوم‌های داخل وزیکول‌های بزرگ در لومن، که فضای بیرون سلول‌های اپیتلیال است، محصور شده‌اند. وزیکول‌ها کیسه‌های پر از مایع کوچکی هستند که هم در داخل و هم در خارج سلول‌ها یافت می‌شوند و مواد مختلفی را حمل می‌کنند. یو ادامه داد : " اما ما همچنین تشکیل این وزیکول‌ها حاوی نانوذرات و اندامک‌ها را در خارج از سلول‌ها مشاهده کردیم و این چیزی نبود که قبلاً دیده باشیم." محققان سلول‌های لوله‌ای پروگزیمالی را یافتند که برآمدگی‌هایی رو به بیرون در غشاهای مجرای آن‌ها ایجاد کرده بودند که نه تنها حاوی نانوذرات طلا بود، بلکه حاوی لیزوزوم‌ها، میتوکندری‌ها، شبکه آندوپلاسمی و سایر اندامک‌هایی بود که معمولاً به داخل سلول محدود می‌شدند. سپس محتویات اکسترود شده به داخل وزیکولی که به داخل فضای خارج سلولی شناور می‌شد، خرد شد. یو گفت: " در آن لحظه، ما می‌دانستیم که این یک پدیده غیرعادی است. این یک روش جدید برای سلول‌ها برای حذف محتویات سلولی است."

یک فرآیند نوسازی جدید

مکانیسم خود تجدیدی با واسطه اکستروژن اساساً با سایر فرآیندهای بازسازی شناخته شده - مانند تقسیم سلولی - و کارهای خانه داری مانند اگزوسیتوز متفاوت است. در اگزوسیتوز، مواد خارجی مانند نانوذرات در یک وزیکول در داخل سلول محصور می‌شوند. سپس، غشای وزیکول با داخل غشای سلول ترکیب می‌شود، و باز می‌شود تا محتویات به بیرون آزاد شود. هوانگ گفت: " آنچه ما کشف کردیم با درک قبلی در مورد چگونگی حذف ذرات توسط سلول‌ها کاملاً متفاوت است. در فرآیند اکستروژن، همجوشی غشایی وجود ندارد، که محتوای قدیمی سلول‌های عادی را حذف می‌کند و به سلول‌ها اجازه می‌دهد تا خود را با محتویات تازه به روز کنند. این اتفاق می‌افتد که نانوذرات خارجی وجود داشته باشند یا نباشند. این یک فرآیند ذاتی و فعال است که این سلول‌ها برای زنده ماندن طولانی‌تر و عملکرد صحیح از آن استفاده می‌کنند." ژنگ گفت که یافته‌های آن‌ها زمینه‌های جدیدی از مطالعه را باز می‌کند. به عنوان مثال، سلول‌های اپیتلیال، مانند سلول‌های لوله‌های پروگزیمال، در بافت‌های دیگر، مانند دیواره شریان‌ها و در روده و دستگاه گوارش یافت می‌شوند. ژنگ گفت: " در زمینه نانوپزشکی، ما می‌خواهیم تا حد امکان تجمع نانوذرات در بدن را به حداقل برسانیم. ما نمی‌خواهیم آن‌ها در کلیه‌ها گیر کنند، بنابراین بسیار مهم است که بدانیم نانوذرات چگونه از لوله‌های پروگزیمال حذف می‌شوند. همچنین، اگر بتوانیم نحوه تنظیم یا نظارت بر این فرآیند خود نوسازی را یاد بگیریم، ممکن است راهی برای سالم نگه داشتن کلیه‌ها در بیماران مبتلا به فشار خون بالا یا دیابت پیدا کنیم. اگر ما بتوانیم راه‌هایی برای تشخیص نشانه‌های این فرآیند به صورت غیر تهاجمی ایجاد کنیم، شاید این می‌تواند نشانه‌ای از بیماری کلیوی اولیه باشد. "

پایان مطلب./