دانشمندان سرعت مرگ سلول را اندازه گرفتند

شهریور, ۱۳۹۷ بدون نظر پزشکی و سلامت

دانشمندان سرعت مرگ سلول را اندازه گرفتند

برای اولین بار، دانشمندان موفق به مشاهده‌ی پیشروی مرگ درون یک یاخته‌ی جانوری شدند و به این ترتیب، سرعت مرگ سلول را اندازه‌گیری کردند.

بر اساس مشاهده‌ی محققان، سیگنال‌هایی که موجب آغاز روند آپوپتوز (apoptosis) می‌شوند، همانند یک موج و با سرعت ۳۰ میکرومتر بر دقیقه حرکت می‌کنند. آپوپتوز یکی از انواع خود ویرانی سلولی به شمار می‌رود که با عنوان مرگ برنامه‌ریزی شده‌ی سلول نیز شناخته می‌شود. به این ترتیب می‌توان گفت که سرعت مرگ سلول ، ۰.۰۳ میلی‌متر بر دقیقه است.

این سیگنال‌دهی به موج آغازگر (trigger wave) موسوم است و می‌توان نحوه‌ی اثر آن را به شروع آتش‌سوزی در یک نقطه از جنگل و گسترش شعله‌های آتش به نقاط مجاور، یا افتادن پی در پی دومینوهای چیده شده کنار هم تشبیه کرد. البته این یک پروسه بیولوژیکی روزمره و بسیار مهم برای هر سلول است که باعث انتقال سریع و دقیق اطلاعات در فواصل طولانی می‌شود.

در موجودات چند سلولی، پروسه موج آغازگر در چرخه سلولی که شامل تقسیم سلول‌ها برای ایجاد سلول‌های جدید می‌شود نیز اثرگذار است. همچنین موج آغازگر در مغز با انتشار سیگنال‌های عصبی در طول آکسون (رشته‌های بلند برآمده از نورون‌ها) در نقش یک محرک برای سلول‌های عصبی ظاهر می‌شود.

سرعت مرگ سلول

با این حال، برای اولین بار است که محققان نقش این موج در مرگ سلول ها را به عینه مشاهده می‌کنند. به عقیده‌ی «جیمز فرل» بیوشیمی‌دان دانشگاه استنفورد:

این موضوع، درک ما از تنظیمات سلولی را تغییر داده است و من مطمئنم که به زودی، مفاهیم تازه‌ای را در کتاب‌های درسی خواهیم دید.

آپوپتوز یکی از شناخته‌‌ شده‌ترین فرم‌های مرگ سلول است و سبب می‌شود بدن موجودات زنده از شر سلول‌های مسن، غیر ضروری یا ناسالم (از قبیل سلول‌های جهش یافته که باعث ایجاد سرطان یا عفونت می‌شوند) رهایی پیدا کند؛ بدون اینکه به بافت‌های مجاور آسیبی برسد. با این حال هنوز رازهای سر به مهری در دل خود دارد. به عنوان مثال آپوپتوز همواره سلول‌های جهش یافته را از سرطانی شدن بازنمی‌دارد؛ یا اینکه در برخی موارد در اثر فعالیت بیش از حد، آثار مخربی روی سلول‌های سالم برجای می‌گذارد و برخی بیماری‌های عصبی چون پارکینسون و آلزایمر را در پی دارد.

محققان با بررسی تخم قورباغه، سرعت مرگ سلول را ۳۰ میکرومتر بر دقیقه محاسبه کردند

محققان بر این باور بودند که می‌بایست از چگونگی وقوع آپوپتوز در سلول‌ها آگاهی پیدا کنیم تا بتوانیم بسته به شرایط، بر شتاب این پروسه بیافزاییم یا از آن بکاهیم. به همین منظور «تخم قورباغه پنجه دار آفریقایی» را برای طراحی این آزمایش مورد استفاده قرار دادند. آن‌ها ابتدا سیتوپلاسم تخم قورباغه که در واقع تمامی محتویات سلول به جز هسته است را خارج کرده و درون یک لوله قرار دادند. سپس شرایط را برای آغاز آپوپوتیز فراهم نموده و برای مشاهده‌ی این پروسه، از یک پروتئین فلورسنت سبز رنگ که همزمان با آغاز مرگ سلول می‌درخشید، استفاده کردند.

چیزی که محققان رویت کردند، حرکت این نور سبز رنگ در طول لوله با سرعتی ثابت بود که نشان‌ دهنده‌ی گسترش آپوپتوز در اثر ایجاد موج آغازگر است. گام بعدی، اطلاع از وقوع یا عدم وقوع این پروسه در سلولی با شرایط طبیعی بود؛ اما با توجه به غیر شفاف و مات بودن تخم قورباغه، کارایی استفاده از میکروسکوپ فلورسنت تحت الشعاع قرار داشت. با این حال، هنگامی که محققان شرایط را برای آپوپتوز در یک تخم سالم و دست نخورده فراهم کردند، متوجه تغییر رنگ و تیرگی آن شدند. این تغییرات نیز با الگویی موجی شکل و سرعتی ثابت به وقوع پیوست که نشان‌دهنده‌ی مرگ سلول در اثر ایجاد موج آغازگر بود.

سرعت مرگ سلول

هنگام آنالیز تخم‌های تغییر رنگ یافته، محققان با کاسپازهای فعال مواجه شدند. کاسپازها گروهی از آنزیم‌ها هستند که نقشی کلیدی در مرگ برنامه‌ریزی شده‌ی سلول ایفا می‌کنند. این در حالی بود که در تخم‌های زنده و سالم، اثری از کاسپازهای فعال یافت نشد. نتیجه‌گیری دانشمندان حاکی از آن بود که با شروع پروسه مرگ سلول ، تعدادی از آنزیم‌های کاسپاز فعال می‌شوند و به شکلی دومینو وار، فعال شدن کاسپازهای مجاور ادامه پیدا می‌کند تا اینکه آن سلول از هم بپاشد.

هدف بعدی محققان، بررسی نقش احتمالی امواج آغازگر در سیستم ایمنی و چگونگی فعال شدن مکانیسم دفاعی در سراسر بدن است. به گفته‌ی فرل:

ما این ارتباطات درون یاخته‌ای و دوربرد را که از طریق امواج آغازگر شکل گرفتند، به نمایش گذاشتیم. چنین مکانیسم‌هایی جزو لاینفک ارتباطات سلولی و تنظیمات بیولوژیکی هستند و حالا می‌خواهیم بدانیم که چه امواج آغازگر دیگری را می‌توانیم بیابیم.