به نقل از «باشگاه خبرنگاران»

محققان عملکرد طحال را مدل سازی کردند

تاریخ انتشار: ۱۱ بهمن ۱۴۰۱ | کد خبر: ۳۶۹۸۱۷۷۷

روزانه میلیارد‌ها گلبول قرمز از طحال عبور می‌کنند؛ چرا که طحال مسئول فیلتر کردن سلول‌های قدیمی یا آسیب دیده است.

هنگامی که سلول‌های خونی بد شکل می‌شوند، فیلتراسیون طحال دشوارتر می‌شود.

فیلتراسیون در بیماران مبتلا به بیماری سلول داسی شکل که میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می‌دهد، دشوارتر می‌شود.

بیشتر بخوانید: اخباری که در وبسایت منتشر نمی‌شوند!

گلبول‌های داسی شکل می‌توانند فیلتر‌های طحال را مسدود کنند و منجر به یک وضعیت بالقوه تهدید کننده در زندگی شوند.

محققان MIT ، دانشگاه فناوری نانیانگ در سنگاپور ، انستیتو پاستور در پاریس یک دستگاه میکروسیال یا "طحال روی یک تراشه" طراحی کرده اند که می‌تواند چگونگی عملکرد طحال را مدل‌سازی کند.

محققان دریافتند که سطح پایین اکسیژن احتمال مسدود شدن فیلتر‌های طحال را افزایش می‌دهد.

آن‌ها همچنین نشان دادند که افزایش سطح اکسیژن می‌تواند فیلتر‌ها را باز و مشخص کند که چگونه انتقال خون به بیماران مبتلا به این بیماری کمک می‌کند.

مینگ دائو، محقق اصلی دپارتمان علوم و مهندسی مواد MIT گفت: اگر سطح اکسیژن را افزایش دهیم، انسداد را معکوس می‌کند. این اتفاق شبیه کاری است که در هنگام بروز بحران طحال انجام می‌شود.

اولین کاری که پزشکان انجام می‌دهند، تزریق خون است و در بیشتر موارد ، تا حدودی برای بیمار تسکین بخش است.

عمر بیشتر گلبول‌های قرمز حدود ۱۲۰ روز است؛ بنابراین تقریباً ۱ درصد از ذخایر گلبول قرمز باید هر روز حذف شود.

در داخل طحال ، خون از طریق بافتی به نام پالپ قرمز جریان می‌یابد که شامل مسیر‌های باریکی به نام شکاف‌های بین اندوتلیالی است.

این شکاف‌ها که توسط فضا‌های بین سلول‌های اندوتلیالی پوشاننده رگ‌های خونی طحال تشکیل شده‌اند ، حداکثر ابعادشان به‌طور قابل‌توجهی کوچک‌تر از ابعاد یک گلبول قرمز است.

هر گلبول قرمزی که نتواند از این منافذ ریز عبور کند ، آسیب دیده ، سفت یا بدشکل شده است. به همین دلیل به دام می‌افتد و توسط سلول‌های ایمنی به نام ماکروفاژ‌ها از بین می‌رود.

برای مدل‌سازی عملکرد فیلتراسیون طحال ، محققان یک دستگاه میکروسیال با دو ماژول ایجاد کردند. تراشه S که شکاف‌های بین اندوتلیال را مدل سازی می‌کند و تراشه M که ماکروفاژ‌ها را شبیه سازی می‌کند.

این دستگاه همچنین شامل یک کانال گاز است که می‌تواند برای کنترل غلظت اکسیژن هر تراشه برای شبیه سازی شرایط در بدن استفاده شود.

با استفاده از این دستگاه ، محققان به دنبال درک بهتر بیماری‌های حاد طحال هستند.

در حدود ۵ درصد از بیماران مبتلا به بیماری سلول داسی شکل معمولا کودکان هستند.

هنگامی که این اتفاق می‌افتد ، طحال بزرگ می‌شود و بیمار به شدت کم خون می‌شود.

پزشکان معمولاً این مشکل را با تزریق خون درمان می‌کنند؛ اما اگر کمکی نکرد ، ممکن است نیاز به برداشتن طحال با جراحی باشد.

محققان با بررسی گلبول‌های قرمز سالم و گلبول‌های قرمز داسی شکل از بیماران مبتلا به کم خونی داسی شکل به سلول‌ها اجازه داده اند تا تحت سطوح کنترل شده ، اکسیژن در دستگاه خود جریان پیدا کند.

در شرایط عادی اکسیژن (که اشباع ۲۰ درصدی است) سلول‌های داسی شکل در شکاف‌ها انسداد ایجاد می‌کنند، اما هنوز فضایی برای عبور سایر سلول‌های خونی وجود دارد.

با این حال، هنگامی که سطح اکسیژن به ۲ درصد کاهش یافت، شکاف‌ها به سرعت و کاملا مسدود می‌شوند.

هنگامی که محققان سطح اکسیژن را دوباره افزایش دادند، انسداد برطرف شد.

دکتر سورش گفت: یافته‌های ما یک چارچوب علمی کلی برای راهنمایی و منطقی کردن آنچه پزشکان مشاهده می‌کنند، ارائه می‌دهد.

آن‌ها همچنین به روشن شدن چگونگی عملکرد طحال برای کمک به فیلتر کردن سلول‌های خونی کمک می‌کنند.

محققان دریافتند که شرایط کم اکسیژن (۵ درصد اکسیژن) باعث ایجاد مقداری گرفتگی می‌شود، اما برای عمل جراحی برداشتن طحال کافی نیست.

محققان می‌گویند: سلول‌های داسی سفت حتی پس از بلعیدن شدن توسط سیستم ایمنی نیز شکل داسی خود را حفظ می‌کنند که نابود کردن یا هضم آن‌ها را برای ماکروفاژ‌ها دشوارتر می‌کند.

دائو گفت: حدود نیمی از این سلول‌ها برای مدت طولانی داسی شکل می‌مانند و کل فرآیند هضم را کند می‌کنند.

وقتی سطح اکسیژن افزایش یافت، سلول‌های خونی شکل طبیعی خود را باز می‌یابند.

محققان اکنون از طحال روی یک تراشه برای بررسی این که چگونه دارو‌های مورد استفاده برای درمان بیماری سلول داسی شکل مانند وکسلوتور و هیدروکسی اوره، بر رفتار سلولی که در این مطالعه مشاهده کردند، تأثیر می‌گذارند استفاده می‌کنند.

آن‌ها همچنین امیدوارند روزی بتوانند از این دستگاه برای کمک به پزشکان در تجزیه و تحلیل سلول‌های خونی بیماران و نظارت بر پیشرفت بیماری آن‌ها استفاده کنند.

منبع: سایت مدیکال اکسپرس

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی کلينيک

منبع: باشگاه خبرنگاران

کلیدواژه: گلبول قرمز بیماران مبتلا سلول های خونی سطح اکسیژن گلبول قرمز داسی شکل مدل سازی سلول ها شکاف ها

درخواست حذف خبر:

«خبربان» یک خبرخوان هوشمند و خودکار است و این خبر را به‌طور اتوماتیک از وبسایت www.yjc.ir دریافت کرده‌است، لذا منبع این خبر، وبسایت «باشگاه خبرنگاران» بوده و سایت «خبربان» مسئولیتی در قبال محتوای آن ندارد. چنانچه درخواست حذف این خبر را دارید، کد ۳۶۹۸۱۷۷۷ را به همراه موضوع به شماره ۱۰۰۰۱۵۷۰ پیامک فرمایید. لطفاً در صورتی‌که در مورد این خبر، نظر یا سئوالی دارید، با منبع خبر (اینجا) ارتباط برقرار نمایید.

با استناد به ماده ۷۴ قانون تجارت الکترونیک مصوب ۱۳۸۲/۱۰/۱۷ مجلس شورای اسلامی و با عنایت به اینکه سایت «خبربان» مصداق بستر مبادلات الکترونیکی متنی، صوتی و تصویر است، مسئولیت نقض حقوق تصریح شده مولفان در قانون فوق از قبیل تکثیر، اجرا و توزیع و یا هر گونه محتوی خلاف قوانین کشور ایران بر عهده منبع خبر و کاربران است.

خبر بعدی:

هوش مصنوعی در جستجوی راز آلزایمر: ارتباط بین روده و مغز!

 به گزارش تابناک به نقل از عصرایران، به تازگی از یادگیری ماشینی برای پیش بینی نحوه اتصال متابولیت‌های ایجاد شده در روده با گیرنده‌های موجود در روده و مغز استفاده بسیاری شده است.
 

مجموعه‌ای از متابولیت‌ها و جفت‌های متصل شونده به گیرنده که اخیرا توسط محققان ایجاد شده اند، می‌توانند به منظور روشن کردن نقش میکروبیوم در بیماری آلزایمر مورد استفاده قرار گیرند.

محققان کلینیک کلیولند ویژگی‌های بیش از ۱ میلیون جفت بالقوه متابولیت و گیرنده را ارزیابی کرده‌اند تا ببینند که کدام یک از آن‌ها می‌توانند به یکدیگر متصل شوند. با شناسایی متابولیت‌های متصل به گیرنده‌های خاص، محققان توانستند مسیرهای بیولوژیکی را که این متابولیت‌ها ممکن است تحت تاثیر قرار دهند و همچنین هدف برخی از گیرنده‌ها را شناسایی کنند.

مطالعه مورد نظر از طریق مجله سل ریپورتز در اختیار علاقه مندان قرار گرفته است. نویسنده اصلی این تحقیق دکتر Feixiong Cheng، مدیر مرکز ژنوم کلینیک کلیولند، در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح داد:

«متابولیت‌های روده کلید بسیاری از فرآیندهای فیزیولوژیکی در بدن ما هستند و همانطور که میدانیم برای هر کلید قفلی وجود دارد. البته مشکل این است که ما ده‌ها هزار گیرنده و هزاران متابولیت در بدن خود داریم و تشخیص اینکه کدام کلید با کدام قفل جفت و جور می‌شود، روندی کند و پرهزینه به شمار می‌رود. به همین دلیل است که تصمیم گرفتیم از هوش مصنوعی استفاده کنیم.»

سلامت روده چگونه بر سلامت مغز تاثیر می‌گذارد؟
وجود برخی متابولیت‌ها در روده تا حدی نشان دهنده حضور باکتری‌های خاص در این محیط است، زیرا این متابولیت‌ها از طریق تجزیه مواد غذایی در روده توسط باکتری‌ها ایجاد می‌شوند.

بیماری آلزایمر پیش از این نیز با تغییرات مشخص در میکروبیوم روده در انسان مرتبط شده است و احتمالا روده به واسطه نقشی که در عملکرد ایمنی دارد بر سلامت مغز اثر می‌گذارد. این مطالعات از طریق سری مجلات ناشر بریتانیایی بایومد مرکزی قابل دسترسی هستند.

دکتر استیو گندرون متخصص ایمونولوژی و غدد درون ریز که در مطالعه اخیر شرکت نداشته، در توضیح مکانیسم‌های احتمالی قیاس زیر را انجام داده است:

«روده را به عنوان یک بازار شلوغ تصور کنید که در آن انواع مواد شیمیایی مبادله می‌شوند. این مواد شیمیایی می‌توانند از جریان خون استفاده و به ایستگاه مرکزی مغز راه پیدا کنند. دانشمندان معتقد هستند که این خط ارتباطی ممکن است بر سلامت مغز اثر بگذارد زیرا اگر بازار (روده) شروع به فروش اقلام نامناسب (مانند مواد شیمیایی التهابی) کند، احتمال ابتلا به زوال مغز وجود خواهد داشت، یعنی همان مشکلی که در آلزایمر می‌بینیم. درست شبیه به این که از مواد فاسد در پخت کیک استفاده شده باشد!»

در حالی که نقش سیستم ایمنی در بیماری آلزایمر به خوبی شناخته نشده است، تحقیقات التهاب را با افزایش خطر ابتلا به این بیماری مرتبط می‌دانند و در این زمینه هم نظر هستند که التهاب مزمن می‌تواند در شروع بیماری مذکور نقش داشته باشد.

دکتر چنگ، نویسنده اصلی مطالعه، اضافه می‌کند: «بیماری آلزایمر یک بیماری چالش برانگیز به دلیل‌عدم وجود درمان موثر است. با این حال محور مغز-روده پتانسیل بالایی به منظور درمان اختلالات مغزی از خود نشان داده است.»

استفاده از هوش مصنوعی برای کشف مسیرهای نهفته در پس بیماری در آلزایمر
اگر بتوان از اتصال مضر متابولیت‌ها با گیرنده‌ها جلوگیری کرد، احتمال ابتلا به بیماری آلزایمر را نیز می‌توان کاهش داد. برای شناسایی جفت‌های متصل شونده، محققانی که در مطالعه حاضر بودند ابتدا یک تجزیه و تحلیل ژنتیکی برای شناسایی رابطه میان ۴۰۸ گیرنده و بیماری آلزایمر انجام دادند.

محققان با استفاده از کد ژنتیکی این گیرنده ها، از منابع هوش مصنوعی (AI) موجود برای پیش بینی شکل پروتئین‌های قابل اتصال، استفاده کردند. این روش دید خوبی از شکل نواحی اتصال گیرنده‌ها به دست می‌دهد.

در ادامه محققان توانستند پیش بینی کنند که کدام متابولیت‌ها و چگونه به این گیرنده‌ها متصل می‌شوند. بیشتر متابولیت‌های کشف شده لیپید یا متابولیت‌های لیپید مانند بودند.

و اما اهداف درمانی جدید برای آلزایمر؟
محققان همچنین چگونگی پاسخ این گیرنده‌ها به میکروبیوم افراد مبتلا به بیماری آلزایمر را بررسی کردند. آن‌ها با بررسی باکتری‌هایی که در میکروبیوم افراد مبتلا به بیماری آلزایمر فراوان هستند، دو متابولیت آگماتین و فنتیل آمین را شناسایی کردند که به ترتیب توسط باکتروئیدس فراژیلیس و رومینوکوک به وفور تولید می‌شوند.

سپس محققان تصمیم گرفتند با استفاده از سلول‌های بنیادی افراد مبتلا به آلزایمر، تاثیر این متابولیت‌ها را بر نورون‌های بیماران زیر نظر بگیرند.

آن‌ها دریافتند که آگماتین سطوح p-tau181، p-tau205، و پروتئین تاو کل را کاهش می‌دهد. مطالعات بیشتر روی فنتیل آمین نیز نشان داد که این متابولیت به طور قابل توجهی سطوح p-tau181، p-tau205 و تاو کل را در نورون‌ها به صورت وابسته به دوز کاهش می‌دهد.

این یک یافته امیدوار کننده است، زیرا تجمع بیش از حد پروتئین تاو با ایجاد بیماری آلزایمر مرتبط است.

چنگ گفت: «در مطالعات کنونی، ما صرفا فسفوریلاسیون تاو را اندازه‌گیری کردیم، زیرا فسفوریلاسیون تاو یک سنجش قوی و دقیق است. ما همچنین در حال انجام مطالعات پیش بالینی (حیوانی) بیشتری برای بررسی دقیق‌تر اثربخشی متابولیت‌های روده (به عنوان مثال، آگماتین) هستیم و ممکن است آن را در آزمایشات آینده و در افراد مسن نیز پیگیری کنیم.»

نویسندگان مطالعه خاطرنشان می‌کنند که ۹۹ درصد از آزمایشات بالینی در مورد مداخلات دارویی برای بیماری آلزایمر موفقیت‌آمیز نبوده است و چنگ اضافه می‌کند که یافته‌های آن‌ها می‌تواند به یک هدف جدید اشاره کند:

«این موضوع دقیقا همان فرضیه ما را شکل می‌دهد: بهبود سلامت روده ممکن است بر سطوح تاو در مغز تاثیر بگذارد، از بیماری آلزایمر پیشگیری یا حتی آن را درمان کند. با این حال، برای بررسی بیشتر این فرضیه به تحقیقات بیشتری در آینده نیاز داریم و اکنون با استفاده از نمونه‌های حیوانی و انسانی روی آن کار می‌کنیم.»