به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، در طول پیری، سلول‌های بنیادی بافت می‌توانند دو فنوتیپ متضاد تکثیر و فرسودگی اختلال هموستاز بافت را نشان دهند. سلول‌های بنیادی می‌توانند در نتیجه تکثیر بیش از حد سلول یا مستقل از تکثیر سلولی خسته شوند.  بنابراین تکثیر می‌تواند منجر به دیسپلازی و تومورزایی شود. فرسودگی سلول‌های بنیادی اغلب به‌عنوان کاهش تعداد سلول‌های بنیادی و ظرفیت تجدید تعریف می‌شود. تغییرات خاموش بسیاری در ساختارهای کروماتین و بیان ژن وجود دارد که لزوماً در فنوتیپ‌های آشکار در طول پیری منعکس نمی شوند. این مطالعه بینش جدیدی در مورد تغییرات دسترسی کروماتین و بیان ژنی که پتانسیل تخلیه ISCها را در طول پیری دارد، ارائه می‌کند. دانشمندان تغییرات کلیدی را در ساختار کروموزوم و بیان ژن شناسایی کرده اند که بر عملکرد سلول‌های بنیادی در طول پیری تأثیر می‌گذارد. آنها با استفاده از مگس میوه دریافتند که این تغییرات منجر به فرسودگی سلول‌های بنیادی می‌شود که از تکثیر سلول‌های بنیادی جلوگیری می‌کند. این یافته‌ها اولین شواهد از یک سیگنال فرسودگی مستقل را ارائه می‌دهد و درک ما را از اینکه چگونه تعادل ظریف بین فرسودگی و تکثیر سلول‌های بنیادی در پیری طبیعی مختل می‌شود را افزایش می‌دهد. دانشمندان مرکز تحقیقات دینامیک بیوسیستم RIKEN (BDR) تغییرات کلیدی را در ساختار کروموزوم و بیان ژن شناسایی کرده‌اند که بر عملکرد سلول‌های بنیادی در طول پیری تأثیر می‌گذارد. آنها با استفاده از مگس میوه دریافتند که این تغییرات منجر به فرسودگی سلول‌های بنیادی می‌شود که از تکثیر سلول‌های بنیادی جلوگیری می‌کند. این یافته‌ها که در 9 سپتامبر در iScience منتشر شد، که اولین شواهد از سیگنال خستگی مستقل را ارائه می‌کند و درک ما را از این که چگونه تعادل ظریف بین فرسودگی و تکثیر سلول‌های بنیادی در پیری طبیعی مختل می‌شود، افزایش می‌دهد.

فرایند فرسودگی در طول پیری

در طول پیری دو فرایند سکون و فرسودگی سلول‌های بنیادی دارای ویژگی مشابهی در تکثیر هستند، از این نظر که سلول‌های ساکن متمایز هستند، اما سلول‌های خسته نیستند.  ولی می‌تواند با دریافت تنش‌ها تکثیر شود. بنابراین، فرسودگی سلول‌های بنیادی را می‌توان به عنوان یک وضعیت سلولی ناشی از استرس تعریف کرد که کاهش تعداد سلول یا ظرفیت تکثیر را نشان می‌دهد، که سلول‌های بنیادی را نسبت به تحریک مقاوم می‌کند و قادر به تجدید با دریافت تنش‌های اضافی نیست. فرسودگی سلول‌های بنیادی ناشی از افزایش سن در بسیاری از انواع سلول‌های بنیادی بافتی از جمله سلول‌های بنیادی خون ساز، سلول‌های بنیادی روده (ISCs)، سلول‌های بنیادی ماهیچه‌های اسکلتی و سلول‌های بنیادی فولیکول مو در موش رخ می‌دهد. فرسودگی سلول‌های بنیادی می‌تواند به دلیل دو مکانیسم(1) استرس تکراری در پاسخ به تکثیر و (2) مکانیسم‌های مستقل از تکثیر سلولی رخ دهد.

فرسودگی سلول‌های بنیادی

هنگامی که اندام‌هایی مانند کلیه‌ها یا روده‌ها آسیب می‌بینند، سلول‌های بنیادی درون آن‌ها تکثیر می‌شوند و به قسمت‌های خاصی از اندام تبدیل می‌شوند که نیاز به جایگزینی دارند. با بالا رفتن سن حیوانات - از جمله انسان - این فرآیند ممکن است دچار اختلال شود. گاهی اوقات، سلول‌های بنیادی ممکن است به طور غیرقابل کنترلی به تقسیم شدن ادامه دهند و در نتیجه تعداد بیش از حد آنها منجر به سرطان شود. در موارد دیگر، آنها می‌توانند تحلیل رفته و توانایی تقسیم خود را از دست بدهند و از ترمیم بافت جلوگیری کنند. این وضعیت به عنوان فرسودگی سلول‌های بنیادی شناخته می‌شود. در انسان، در حالی که تکثیر سلول‌های بنیادی در سطح مولکولی نسبتاً به خوبی درک شده است، فرسودگی تا حد زیادی یک راز باقی مانده است.

رابطه بین ژن  ced-6 و فرسودگی سلول‌های بنیادی

پیش از این، محققان در RIKEN BDR شناسایی کرده بود که چگونه سلول‌های بنیادی روده مگس‌های میوه با افزایش سن سرطانی می‌شوند. با استفاده از همان سیستم آزمایشی، در مطالعه جدید، تیم تئوری خود را که مکانیسم مستقل از تکثیر برای فرسودگی سلول‌های بنیادی نیز وجود دارد، آزمایش کردند. آنها ساختار کروماتین را در سلول‌های بنیادی روده مگس میوه تجزیه و تحلیل کردند و ناحیه ای از کروماتین را پیدا کردند که اغلب در طول پیری بسته می‌شود و از ایجاد تنظیم کننده کدگذاری شده توسط این ناحیه از DNA جلوگیری می‌کند. از آنجایی که ced-6 ژنی است که بیان آن به طور معمول توسط این تنظیم کننده کنترل می‌شود، سپس بیان ced-6 را با استفاده از توالی یابی RNA ارزیابی کردند. همانطور که انتظار می‌رفت، آنها دریافتند که بیان ced-6 با افزایش سن کاهش می‌یابد. برای تعیین اینکه آیا رابطه ای بین این ژن و فرسودگی سلول‌های بنیادی وجود دارد یا خیر، سپس بیان آن را مسدود کردند.

نتایج کسب شده از این مطالعه

 این مداخله به طور موثر تکثیر سلول‌های بنیادی مرتبط با سن را متوقف کرد، که نشان می‌دهد به طور معمول این ژن‌ها برای جلوگیری از فرسودگی سلول‌های بنیادی کار می‌کنند. آنها همچنین دریافتند که ced-6 می‌تواند باعث فرسودگی سلول‌های بنیادی در هر سنی شود. هنگامی که سلول‌های روده آسیب می بینند، سلول‌های بنیادی به طور معمول تکثیر می شوند، تمایز پیدا می کنند و بافت آسیب دیده را تغییر می دهند. با این حال، زمانی که محققان عمدا به سلول‌های روده آسیب رساندند و ced-6 را مسدود کردند، هیچ تکثیر سلول‌های بنیادی را مشاهده نکردند. این نشان می‌دهد که خستگی ناشی از مسدود کردن ced-6 یا سایر ژن‌های کنترل‌شده توسط همان تنظیم‌کننده، محدود به زمان‌های بالا نیست، بلکه احتمالاً یک فرآیند عمومی است که می‌تواند در هر زمان برای کمک به حفظ تعادل در زمانی که تکثیر بیش از حد است فعال باشد.

درک مکانیسم‌های فرسودگی سلول‌های بنیادی

یو می‌گوید: «یافته‌های ما منجر به پیشرفت‌های جدیدی در تحقیقات پیری خواهد شد. درک مکانیسم‌های فرسودگی سلول‌های بنیادی در مگس‌های میوه، بینش‌های ارزشمندی را در مورد فرآیند پیری به‌طور گسترده‌تر ارائه می‌دهد و می‌تواند سرنخ‌هایی در مورد چگونگی تأثیر پیری بر سلول‌های بنیادی در انسان ارائه دهد.

پایان مطلب/.