به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، با پیر شدن سریع جمعیت جهان، سارکوپنی، وضعیتی که میلیون‌ها سالمند را تحت تأثیر قرار می‌دهد و کیفیت زندگی آنها را به شدت کاهش می‌دهد، به عنوان یک مسئله فوری بهداشت عمومی در حال ظهور است. اکنون دانشمندان پروتئینی را شناسایی کرده‌اند که پاکسازی سلولی را تنظیم می‌کند و همچنین می‌تواند کلید درمان‌های جدید برای از دست دادن عضلات مرتبط با افزایش سن و تحلیل عضلات در بیماران سرطانی باشد و کیفیت زندگی را افزایش دهد. در این مطالعه که در ژورنال Autophagy منتشر شد، دانشمندان دریافتند که سطوح یک نوع پروتئین به نام DEAF1 (فاکتور خودتنظیمی اپیدرمی تغییر شکل داده) باید در سطوح بهینه حفظ شود تا ترمیم و بازسازی عضلات حفظ شود. فرآیندی که اغلب با افزایش سن یا در نتیجه بیماری‌هایی مانند سرطان معیوب می‌شود. این بینش می‌تواند منجر به درمان‌های جدیدی برای شرایط مرتبط با تحلیل عضلانی، مانند سارکوپنی و کاشکسی شود.

نقش سلول‌های بنیادی عضلات اسکلتی در ترمیم

عضلات اسکلتی تقریباً 40 تا 50 درصد وزن کل بدن را تشکیل می‌دهند و نقش‌های کلیدی در حرکت، گرمازایی و حفظ هموستاز انرژی ایفا می‌کنند. نیاز دائمی به سازگاری و توانایی سازگاری با نیازهای بدنی مانند تمرینات رشد و هیپرتروفی، بسیار مهم است که عضلات اسکلتی بتوانند از آسیب یا ساییدگی منظم بازسازی شوند. این توانایی بازسازی در درجه اول به جمعیتی از MuSCs، که به عنوان سلول‌های ماهواره ای نیز شناخته می‌شوند، که در زیر لایه پایه میوفیبر قرار دارند، وابسته است. در شرایط استراحت، MuSCها عموماً با بیان فاکتور رونویسی میوژنیک، PAX7 مشخص می‌شوند و در حالت ساکن نگهداری می‌شوند. در طول رشد عضلانی یا در پاسخ به آسیب، سیتوکین‌ها و فاکتورهای رشد، MuSCها را فعال می‌کنند و آنها را از حالت سکون خارج می‌کنند و به تکثیر می پردازند، که منجر به تولید میوبلاست‌ها می‌شود. میوبلاست‌ها پیش‌سازهای میوژنیک هستند که با یکدیگر متمایز می‌شوند و با هم ترکیب می‌شوند و میوفیبرهای چند هسته‌ای را تشکیل می‌دهند، آسیب‌های عضلانی را ترمیم کرده و رشد را تقویت می‌کنند. این فرآیند بازسازی عضلانی توسط آبشارهای رونویسی از جمله عوامل تنظیم‌کننده میوژنیک متعدد، مانند MYOD1، MYF5، MYOG و MYF6/MRF4 تنظیم می‌شود.

نقش سلول‌های بنیادی عضلانی برای ترمیم و بازسازی عضلات

وجه مشترک بین بیماری‌های عضلانی مختلف از دست دادن توده عضلانی، عملکرد و بازسازی است که به شدت تحرک را محدود می‌کند و کیفیت زندگی را مختل می‌کند. با توجه به نقش کلیدی سلول‌های بنیادی عضلانی (MuSCs) در تسهیل ترمیم عضلات، هدف قرار دادن تنظیم‌کننده‌های بازسازی عضله نشان داده شده است که یک رویکرد درمانی امیدوارکننده برای ترمیم عضلات است. این مطالعه نقش سلول‌های بنیادی عضلانی را که برای ترمیم و بازسازی عضلات مهم هستند، برجسته کرد. این سلول‌های تخصصی جایگزین بافت ماهیچه ای می شوند که پس از آسیب یا استرس آسیب دیده یا از بین رفته است. سلول‌های بنیادی عضلانی با افزایش سن، کارایی کمتری پیدا می‌کنند و به از دست دادن عضله که در سارکوپنی دیده می‌شود، کمک می‌کنند.

بررسی نقش DEAF1 در عملکرد و بازسازی سلول‌های بنیادی عضلانی

در بررسی نقش DEAF1 در عملکرد و بازسازی سلول‌های بنیادی عضلانی، محققان دریافتند که DEAF1 اتوفاژی را تنظیم می کند، فرآیندی حیاتی که به سلول ها اجازه می دهد تا اجزای آسیب دیده را حذف و بازیافت کنند. برای حفظ سلامت عضلات، اتوفاژی موثر در سلول‌های بنیادی ماهیچه ضروری است. این مطالعه نشان می‌دهد که DEAF1 در مدیریت این فرآیند بسیار مهم است. دکتر گو کاه یونگ، پژوهشگر برنامه زیست شناسی سرطان و سلول‌های بنیادی در Duke-NUS، که اولین نویسنده این مطالعه به همراه نامزد برنامه دکتری زیست شناسی و پزشکی دوک-NUS، خانم لی ون زینگ، توضیح داد: زمانی که سطح DEAF1 خیلی بالا یا خیلی کم باشد، این فرآیند حیاتی پاکسازی را در سلول‌های ما مختل می‌کند. سطوح بالای DEAF1 باعث مهار اتوفاژی می‌شود و باعث تجمع پروتئین‌های آسیب‌دیده در سلول‌های بنیادی عضلانی می‌شود که منجر به مرگ سلولی می‌شود. سطح ناکافی DEAF1 منجر به اتوفاژی بیش از حد می‌شود و با اختلال در توانایی آنها برای ترمیم و زنده ماندن، حفظ سطح متعادل DEAF1 برای سلامت عضلات و بازسازی موثر ضروری است.

نتایج کسب شده از این مطالعه

در حالی که افزایش سن باعث کاهش ترمیم و نگهداری عضلات می‌شود، کاهش سطح DEAF1 ممکن است با تقویت فرآیند پاکسازی سلولی تعادل را بازگرداند و در نتیجه بقای سلول‌های بنیادی عضلانی و توانایی ایجاد بافت عضلانی جدید را افزایش دهد. این می‌تواند برخی از اثرات نامطلوب پیری بر بافت عضلانی را خنثی کند و به طور بالقوه کاهش از دست دادن عضله را کاهش دهد و سلامت کلی عضلات را بهبود بخشد. چنین درمانی DEAF1 را به سطوح مفید برای افراد مسن که با سارکوپنی، یک اختلال شایع مرتبط با سن که با کاهش تدریجی و پیشرونده توده و قدرت عضلانی مشخص می‌شود، تنظیم می‌کند. سارکوپنی به طور قابل توجهی بر توانایی فرد برای انجام فعالیت‌های روزمره، کاهش تحرک و استقلال تأثیر می‌گذارد. علاوه بر این، حساسیت به زمین خوردن و شکستگی را افزایش می‌دهد و شکنندگی کلی را افزایش می‌دهد.

معرفی پروتئین‌ FOXOs

استادیار تانگ هونگ ون از برنامه زیست شناسی سرطان و سلول‌های بنیادی در Duke-NUS، نویسنده ارشد این مطالعه و اولین دریافت کننده جایزه صندوق تحقیقات سرطان ابتکاری Diana Koh، خاطرنشان کرد: هم سلول‌های بنیادی DEAF1 و هم سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای توسط گروهی از پروتئین‌ها به نام FOXOs تنظیم می‌شوند. در سلول‌های بنیادی ماهیچه‌ای، FOXO به عنوان یک تنظیم‌کننده کلیدی بالادستی DEAF1 عمل می‌کند تا سطوح مناسب را حفظ کند، که برای متعادل کردن اتوفاژی حیاتی است. با این حال، فعالیت FOXO می تواند با افزایش سن افراد کاهش یابد، تعادل DEAF1 را مختل کرده و منجر به اختلال در ترمیم و بازسازی عضلات شود. به طور جالبی، آزمایشات پیش بالینی با فعال کننده های FOXO نشان داده اند که تعادل DEAF1 را بازیابی می‌کنند و بازسازی عضلات را به ویژه با افزایش سن بهبود می‌بخشند.

مدیریت از دست دادن عضلات مربوط به کاشکسی

استراتژی‌هایی که با هدف اصلاح سطوح DEAF1 انجام می‌شوند می‌توانند برای بیماران سرطانی که از کاشکسی رنج می‌برند، یک وضعیت جدی که با تحلیل ماهیچه‌ای قابل توجه مشخص می‌شود، مفید باشد. کاشکسی در ارتباط با بیماری‌های مزمن مانند سرطان با سارکوپنی متفاوت است و مکانیسم‌های زیربنایی مختلفی را در بر می‌گیرد. بنابراین، استراتژی‌های درمانی باید به مسیرهای بیولوژیکی خاص مرتبط با هر بیماری بپردازند. این مطالعه نشان داد که افزایش سطح پروتئین FOXO در کاشکسی منجر به کاهش سطح DEAF1 می‌شود که به نوبه خود باعث تحریک اتوفاژی می‌شود. با این حال، برخلاف سارکوپنی، که در آن افزایش اتوفاژی ممکن است به ترمیم عضله کمک کند، اتوفاژی بیش از حد در کاشکسی تحلیل رفتن عضلات را بدتر می‌کند. در کاشکسی، برعکس، افزایش سطح DEAF1 به طور بالقوه می‌تواند از دست دادن عضله را کند کند و در نتیجه نتایج و کیفیت زندگی بیمار را بهبود بخشد. علیرغم اینکه از دست دادن عضله در هر دو سارکوپنی و کاشکسی مشاهده می‌شود، مکانیسم‌های اساسی زیربنای این شرایط کاملاً متفاوت است.

توسعه درمان‌های هدفمند

پروفسور پاتریک تان، معاون ارشد تحقیقات در Duke-NUS، خاطرنشان کرد: "درک این تفاوت‌ها برای توسعه درمان‌های هدفمندی که به طور خاص به علت اصلی از دست دادن عضله در شرایط مختلف می‌پردازند، بسیار مهم است. با افزایش سن جمعیت جهانی و شیوع بیماری‌های مزمن مانند سرطان، این بینش‌ها برای بهبود نتایج سلامت و کیفیت بیماری ضروری خواهد بود. زندگی برای کسانی که تحت تاثیر این شرایط چالش برانگیز هستند." محققان همچنین در حال بررسی نقش DEAF1 در سایر بافت‌ها هستند به این امید که بینش‌های جدیدی را کشف کنند که می‌تواند منجر به درمان‌های نوآورانه برای سایر شرایط سلامت شود.

پایان مطلب/.