به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، همراه با استخوان، غضروف یکی از اجزای ضروری سیستم اسکلتی ما است. برخی از عملکردهای مهم آن شامل فراهم کردن شکل و پشتیبانی برای ساختارهایی مانند گوش‌ها، بینی و نای، و عمل به عنوان یک ضربه‌گیر در مفاصل است. محققان یک تیم بین‌المللی از جمله دانشگاه کالیفرنیا، ایروین (UC Irvine) کشف کرده‌اند که نوع جدیدی از بافت اسکلتی به نام "لیپوکارتریج" وجود دارد که پتانسیل انقلابی در زمینه‌های پزشکی بازسازی و مهندسی بافت‌ها دارد. در این مطالعه، ما سلول‌های مشابه آدیپوسیت را مشاهده کردیم که دارای واکیول چربی بزرگی در تمام غضروف گوش موش بودند. با این حال، برخلاف آدیپوسیت‌ها، این سلول‌ها با مارکرهای ژنتیکی خاص بافت چربی شناسایی نشدند. ما تصمیم گرفتیم که این نوع غضروف را که به آن "لیپوکارتریج" می‌گوییم، شناسایی کنیم و دریافتیم که در ساختارهای آناتومیکی حیاتی مانند بینی، گوش، حنجره و سینه وجود دارد. همچنین می‌خواستیم تعیین کنیم که آیا ویژگی‌های بیومکانیکی آن به واکیول‌های درون‌سلولی بستگی دارد یا خیر.

ساختار اسکلت درونی مهره‌داران

غضروف به‌طور کلی به‌عنوان بافتی عمدتاً بدون سلول که از ماتریکس خارج سلولی فراوانی تشکیل شده، در نظر گرفته می‌شود. راموس و همکاران در این مطالعه به بررسی توسعه جنینی، بیان ژن‌ها، بیوشیمی، فیزیولوژی و بیومکانیک غضروف پر از چربی در موش‌ها پرداخته‌اند (برای دیدن دیدگاه‌ها به مقاله هرموسیا آگوآیو و سلری مراجعه کنید). این "غضروف چربی" از لیپوکندروسیت‌هایی تشکیل می‌شود که در صورت، گردن و سینه پستانداران از نظر تکاملی متنوع یافت می‌شوند. این بافت قادر است شکل‌های پیچیده‌ای به خود بگیرد و به دلیل وجود واکیول‌های چربی بزرگ در درون سلول‌های بلندمدتی که ماتریکس خارج سلولی کمی دارند، دارای پایداری و ویژگی‌های الاستیک در طول عمر است. این یافته‌ها نویدبخش پیشرفت در درک روابط فرم و عملکرد در بافت‌های اسکلتی هستند. مهره‌داران دارای اسکلت درونی پیچیده‌ای هستند که از غضروف و استخوان‌های استخوان‌زا تشکیل شده است. بیومکانیک ماتریکس خارج سلولی غنی از کلاژن در غضروف، اساس یکپارچگی فیزیکی آن را تشکیل می‌دهد. علاوه بر این، در طول تکوین جنینی، مهره‌داران همچنین نوتوکورد را تشکیل می‌دهند، یک بافت اسکلت داخلی که از طریق هیدرواستاتیک از بدن حیوانات پشتیبانی مکانیکی می‌کند. نوتوکورد به دلیل سلول‌های بزرگ خود که واکئول‌های آبی آنها در برابر فشرده‌سازی مقاومت می‌کنند، شکل و سفتی خود را حفظ می‌کند. بقایای نوتوکرد به صورت یک ساختار کروی‌شکل در مرکز دیسک‌های بین‌مهره‌ای در اکثر مهره‌داران به هسته پالپوزوس تبدیل می‌شود.

ویژگی‌های بیومکانیکی غضروف

مکسیم پلیکوس، استاد زیست‌شناسی تکوینی و سلولی در UC Irvine و نویسنده مسئول مطالعه، گفته است: "استحکام و پایداری لیپوکارتریج ویژگی کشسانی و انعطاف‌پذیری دارد که برای قسمت‌های بدن منعطف مانند لاله گوش یا نوک بینی مناسب است، که این موضوع امکانات هیجان‌انگیزی را در پزشکی بازسازی و مهندسی بافت‌ها، به‌ویژه برای نقص‌ها یا آسیب‌های صورت، باز می‌کند." ویژگی‌های بیومکانیکی غضروف قوی اما انعطاف‌پذیر به دلیل سلول‌هایی به نام کوندروسیت‌ها است که مقادیر زیادی ماتریکس خارج سلولی غنی از کلاژن تولید می‌کنند که اطراف سلول‌ها را می‌پوشاند. با این حال، در یک مطالعه قبلی که محققان در حال بررسی گوش‌های موش‌ها برای یافتن پاسخ‌هایی در مورد رشد مو بودند، متوجه شدند که سلول‌هایی با ذخایر چربی داخلی در غضروف گوش موش‌ها وجود دارد. پس از بررسی دقیق‌تر، دریافتند که این نوع جدید بافت در بینی، جعبه صدا و سینه موش‌ها نیز وجود دارد. بنابراین، محققان تصمیم گرفتند تا بیشتر در مورد این غضروف چربی تحقیق کنند.

ویژگی‌های آدیپوسیت‌ها (سلول‌های چربی)

اگرچه ابتدا تصور می‌شد که این سلول‌ها، آدیپوسیت‌ها (سلول‌های چربی) هستند که تشکیل بافت چربی را می‌دهند، اما محققان دریافتند که این سلول‌ها نوعی خاص از سلول‌های اسکلتی پر از چربی به نام لیپوکندروسیت هستند. آنها متوجه شدند که واحدهای ذخیره چربی این سلول‌ها (واکیول‌ها) بسیار پایدار و مقاوم هستند. در موش‌ها، لیپوکندروسیت‌های فردی اندازه خود را تغییر نمی‌دهند، حتی اگر حیوانات به اندازه چاقی بیش از حد تغذیه شوند یا در شرایط گرسنگی قرار گیرند. این برخلاف آدیپوسیت‌ها است که در چاقی، واکیول‌های چربی خود را پر می‌کنند و اندازه آنها افزایش می‌یابد یا در دوران گرسنگی آنها را خالی کرده و کوچک می‌شوند. این بدان معناست که با توجه به دسترسی به غذا، غضروف چربی خواص انعطاف‌پذیر و مقاوم خود را حفظ می‌کند، که محققان آن را شبیه به حباب‌چسب توصیف کرده‌اند.

نحوه حفظ پایداری لیپوکندروسیت‌ها در طول زمان

کشف زیست‌شناسی منحصر به فرد چربی در غضروف چربی، فرضیات دیرینه در بیومکانیک را به چالش می‌کشد و درهای زیادی را برای فرصت‌های تحقیقاتی باز می‌کند". رائول راموس، محقق پسادکتری در آزمایشگاه زیست‌شناسی تکوینی و بازسازی UC Irvine و نویسنده اصلی مطالعه گفت. "جهت‌گیری‌های آینده شامل درک نحوه حفظ پایداری لیپوکندروسیت‌ها در طول زمان و برنامه‌های مولکولی که شکل و عملکرد آنها را هدایت می‌کنند، و همچنین بینش‌هایی در مورد مکانیسم‌های پیری سلولی است. یافته‌های ما نشان می‌دهند که چربی‌ها فراتر از متابولیسم کاربرد دارند و روش‌های جدیدی برای بهره‌برداری از خواص آنها در مهندسی بافت‌ها و پزشکی پیشنهاد می‌کنند." علاوه بر موش‌ها، غضروف چربی در گوش‌های سایر پستانداران، به ویژه آنهایی که گوش‌های نازک و غشایی دارند، مانند خفاش‌ها و مارسوپیال‌ها نیز پیدا شده است. محققان همچنین تایید کردند که قطرات چربی فراوان در سلول‌های غضروفی انسانی که در آزمایشگاه از سلول‌های بنیادی جنینی رشد داده شده‌اند، تشکیل می‌شود. محققان پتانسیل زیادی برای استفاده از غضروف چربی در آینده می‌بینند.

بازسازی غضروف

"در حال حاضر، بازسازی غضروف اغلب نیاز به برداشت بافت از دنده بیمار دارد که یک روش دردناک و تهاجمی است"، گفت پلیکوس. "در آینده، لیپوکندروسیت‌های خاص هر بیمار می‌توانند از سلول‌های بنیادی استخراج شوند، تصفیه شوند و برای تولید غضروف زنده‌ای که به طور خاص به نیازهای فردی تطبیق داده شده باشد، استفاده شوند. با کمک چاپ سه‌بعدی، این بافت‌های مهندسی شده می‌توانند به دقت شکل داده شوند و راه‌حل‌های جدیدی برای درمان نقص‌های مادرزادی، آسیب‌ها و بیماری‌های مختلف غضروفی ارائه دهند.

پایان مطلب/.