به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ایی که اخیراً نتایج آن در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است، محققان در ایالات متحده مواد شیمیایی محیطی را که از طریق مکانیسم‌‌های مختلف مانع از رشد الیگودندروسیت می‌شوند، شناسایی و ارزیابی کردند و اثرات رشد عصبی آن‌‌ها را ارزیابی کردند.

 پیش زمینه

قرار گرفتن انسان در معرض مواد شیمیایی محیطی، به ویژه در مراحل حیاتی رشد سیستم عصبی مرکزی کودکان، نگرانی‌‌های بهداشتی قابل توجهی را ایجاد می‌کند. موادی مانند متیل جیوه، سرب و بی‌فنیل‌‌های پلی کلره( پلی کلرید بی فنیل مخلوطی از مواد شیمیایی منحصر به فردی است که به مدت خیلی زیاد در ایالات متحده تولید نشد، اما هنوز در محیط زیست وجود دارد، برای مثال استفاده از لوازم روشنایی فلورسنت و دستگاه‌های الکتریکی و اسبابی از قبیل دستگاه‌‌های تلویزیون و یخچال که 30 سال قبل شناخته شد‌هاند، ممکن است مقدار کمی‌ بخارات PCB ضمن گرم شدن در هوا منتشر کنند. تاثیراتی که PCB برسلامتی دارد شامل جوش‌‌های پوستی در بزرگسالان، تغییرات رفتاری در سیستم عصبی و ایمنی بچه‌‌ها همانطور که باعث ایجاد سرطان در حیوانات می‌شود. راه های سرایت به بدن پوست، غذا (اصلی ترین منابع ورود PCB ماهی، گوشت و تولیدات لبنیاتی است). تنفس هوای نزدیک مکان های آلوده به PCB و نوشیدن آب‌هایی که PCB داخل آن‌ها نفوذ کرده است.) با اختلال در رشد مغز مرتبط هستند و به طور بالقوه در افزایش شیوع اختلالات عصبی رشدی مانند اوتیسم و اختلال کمبود توجه/بیش فعالی (ADHD) نقش دارند. این روند‌ها نشان می‌دهد که عوامل محیطی نقش مهمی فراتر از ژنتیک دارند. الیگودندروسیت‌ها، که برای عملکرد مغز از طریق میلین و حمایت عصبی حیاتی هستند، به ویژه از رشد جنین تا نوجوانی به این مواد شیمیایی حساس هستند. علیرغم اهمیت آن‌‌ها، تحقیقات محدودی بر روی تأثیر سموم محیطی بر الیگودندروسیت‌ها متمرکز شده است. این شکاف نیاز به بررسی بیشتر در مورد چگونگی تأثیر این مواد شیمیایی بر رشد الیگودندروسیت و شناسایی راه‌هایی برای مقابله با اثرات مضر آن‌‌ها بر رشد عصبی را برجسته می‌کند.

در مورد مطالعه

مطالعه حاضر به استاندارد‌های اخلاقی تعیین شده توسط انجمن بین‌المللی تحقیقات سلول‌‌های بنیادی و مؤسسه ملی بهداشت، با دریافت تأییدیه از کمیته مراقبت و استفاده از حیوانات مؤسس‌های دانشگاه کیس وسترن رزرو، پایبند بود. سلول‌‌های پیش‌ساز الیگودندروسیت موش (OPCs) از سلول‌‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSCs)، به دنبال پروتکل‌‌های ایجاد شده که شامل حذف iPSC‌ها از یک لایه تغذیه‌کننده، جداسازی آن‌‌ها و سپس کشت آن‌‌ها در محیطی مناسب برای گسترش و بلوغ OPC بود، کشت شدند. محیط کشت در روز دهم برای ترویج توسعه OPC، با استفاده از ترکیب خاصی از مکمل‌‌ها برای غنی‌سازی جمعیت OPC، روشن شد. علاوه بر این، OPC‌ها و آستروسیت‌‌های اولیه موش از بافت مغز موش جدا شده به دست آمدند، با سلول‌‌ها تحت کشت در محیط‌‌های آماده‌شده مخصوص برای تشویق رشد به ترتیب، OPCs و آستروسیت‌‌ها استفاده شد. ارگانوئید‌های قشری انسان از سلول‌های بنیادی جنینی و iPSC‌ها با پیروی از دستورالعمل‌های تحقیقاتی دقیق سلول‌های بنیادی تولید شدند. این ارگانوئید‌ها در محیطی بهینه شده برای گسترش و تمایز OPC، حاوی فاکتور‌های رشد و مکمل‌‌های مختلف، کشت شدند. غربالگری شیمیایی بر روی OPC‌ها از کتابخانه شیمیایی پیش بینی سمیت آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (US EPA) برای شناسایی ترکیباتی که توسعه OPC را مختل می‌کنند، استفاده کرد. روش‌‌های مختلفی، از جمله ایمونوسیتوشیمی، تصویربرداری با محتوای بالا، و سنجش زنده‌مانی سلولی، برای ارزیابی تأثیر مواد شیمیایی بر OPC‌ها مورد استفاده قرار گرفت. علاوه بر این، این مطالعه با استفاده از طیف وسیعی از تنظیمات آزمایشی در انواع مختلف سلول برای درک پروفایل سمیت ترکیبات، اثرات ترکیبات چهارتایی خاص را بر روی زنده ماندن سلول مورد بررسی قرار داد.

نتایج مطالعه

مطالعه حاضر یک روش غربالگری با کارایی بالا برای ارزیابی تاثیر مواد شیمیایی محیطی بر توسعه سلول‌‌های بنیادی پرتوان موش (mPSCs) به الیگودندروسیت‌‌ها ایجاد کرد. در میان 1823 ماده شیمیایی غربال شده، انتخابی یافت شد که یا برای الیگودندروسیت‌‌های در حال رشد سیتوتوکسیک است یا مانع از تولید آن‌‌ها بدون ایجاد سمیت سلولی می‌شود. غربالگری نشان داد که اکثر مواد شیمیایی هیچ اثر قابل توجهی بر رشد یا زنده ماندن الیگودندروسیت نداشتند، با این حال 292 به عنوان سیتوتوکسیک و 47 به عنوان بازدارنده تولید الیگودندروسیت شناسایی شدند. تحقیقات بیشتر با استفاده از روش MTS، که فعالیت متابولیکی را به عنوان شاخص زنده ماندن سلول اندازه گیری می‌کند، اثرات سیتوتوکسیک برخی مواد شیمیایی را تایید کرد. مقایسه پروفایل‌های سمیت سلولی در انواع مختلف سلول، از جمله آستروسیت‌های موش و داده‌های EPA ایالات متحده، ترکیبات چهارتایی را به عنوان سیتوتوکسیک انتخابی برای الیگودندروسیت‌ها شناسایی کرد. این ترکیبات، که با یک نیتروژن مرکزی با چ‌هار گروه آلکیل مشخص می‌شوند، حساسیت سم‌شناسی خاصی را در الیگودندروسیت‌‌های در حال توسعه نشان دادند. این مطالعه همچنین فعال شدن پاسخ استرس یکپارچه (ISR) را به عنوان یک مکانیسم بالقوه برای سمیت سلولی ناشی از ترکیبات چهارتایی مورد بررسی قرار داد. ترکیبات کواترنر همچنین برای توانایی آن‌‌ها در عبور از سد خونی مغزی مورد آزمایش قرار گرفتند و پس از تجویز بر روی موش، در بافت مغز در غلظت‌‌های نانومولاری وجود داشتند. علاوه بر این، این مطالعه به مدل‌‌های ارگانوئید عصبی منطق‌های مشتق از سلول‌‌های بنیادی انسانی گسترش یافت و تأیید کرد که ترکیبات چهارتایی می‌توانند توسعه الیگودندروسیت‌‌های انسانی را مختل کنند و تراکم SOX10+ OPCs و الیگودندروسیت‌‌ها را کاهش دهند. علاوه بر این، غربالگری بازدارنده‌های شعله ارگانوفسفره را به عنوان بازدارنده توسعه الیگودندروسیت شناسایی کرد. نشان داده شد که این ترکیبات پیشرفت الیگودندروسیت‌‌های اولیه به متوسط و بالغ را متوقف می‌کنند. یافته‌‌های این مطالعه به مدل‌‌های داخل ارگانی(in vivo) و داخل آزمایشگاهی(in vitro) توسعه مغز انسان تعمیم داده شد و نشان داد که قرار گرفتن در معرض مواد بازدارنده شعله ارگانوفسفات، به‌ویژه تریس (1،3-دی کلرو-2-پروپیل) فسفات (TDCIPP)، به طور قابل توجهی تعداد الیگودندروسیت‌‌های +  SOX10+  CC1 را در هر دو مدل موش و انسان کاهش می‌دهد.

نتیجه گیری

در نهایت، این مطالعه از داده‌های بررسی ملی سلامت و تغذیه (NHANES) برای بررسی ارتباط بین قرار گرفتن در معرض مواد بازدارنده شعله ارگانوفسفره و پیامد‌های رشد عصبی در کودکان استفاده کرد. سطوح بالای بیس (1،3-دی کلرو-2-پروپیل) فسفات ادراری (BDCIPP)، متابولیتی که نشان دهنده قرار گرفتن در معرض TDCIPP است، با افزایش احتمال نیاز‌های آموزشی ویژه و اختلال در عملکرد حرکتی همراه بود که نشان دهنده ارتباط قوی بین شعله ارگانوفسفره و قرار گرفتن در معرض تاخیر و پیامد‌های منفی رشد عصبی است.

پایان مطلب./