مدل آناتومی با اندام‌های داخلی (تصویر آرشیوی)
اعتبار: © Alexander Borisenko / Adobe Stock
اعتبار: © Alexander Borisenko / Adobe Stock
گزارش کامل
دانشمندان روزی تصور می کردند که نورون ها یا احتمالا سلول های قلب، مسن ترین سلول های بدن هستند. در حال حاضر، محققان مؤسسه Salk کشف کرده اند که مغز، کبد و پانکراس موش حاوی جمعیت سلول ها و پروتئین هایی با طول عمر بسیار طولانی - بعضی به سن نورون ها - هستند. یافته هایی که نشان دهنده "موزاییکیسم سن" هستند در مجله متابولیسم سلولی منتشر شدند. روش های تیم را می توان تقریباً در هر بافتی در بدن اعمال کرد تا اطلاعات ارزشمندی در مورد عملکرد عمری سلول های غیرِ تقسیم شونده و این که چگونه سلول ها کنترل خود روی کیفیت و بی عیبی پروتئین ها و ساختارهای سلولی مهم را در خلال مسن شدن از دست می دهند فراهم نمود.
نایب رئیس Salk، صاحب منصب علمی عمده مارتین هتزر، مؤلف ارشد و پروفسور، می گوید: "ما کاملاً شگفت زده شدیم وقتی که ساختارهایی سلولی پیدا کردیم که اساسا به همان سن سازواره‌هایی بودند که در آنها ساکنند." "این اشاره کننده است به پیچیدگی سلولی حتی بیشتر از آنچه ما قبلا تصور می کردیم و دارای دلالت های جذابی است برای این که ما چگونه درباره پیری اندام ها، مانند مغز، قلب و پانکراس فکر می کنیم."
اکثر نورون ها در مغز در طول بزرگسالی تقسیم نمی شوند و بنابراین یک زندگی طولانی و زوال مربوط به سن را تجربه می کنند. با این حال، عمدتا به علت محدودیت های فنی، تعیین طول عمر سلول های موجود در خارج از مغز، مشکل بوده است.
رافائل آرژو اِ دریگو، نویسنده نخست و دانشمند هیأت علمی Salk، می گوید: "زیست شناسان می پرسند: سلول های موجود در یک اندام، چقدر سن دارند؟ این ایده کلی وجود دارد که نورون ها مسن هستند، در حالی که سایر سلول های بدن نسبتا جوان هستند و در طول حیات اندام احیا می شوند. " "ما تصمیم گرفتیم ببینیم آیا امکان دارد که اندام های خاصی نیز سلول هایی داشته باشند که به همان طول زمانی که نورون ها در مغز زندگی می کنند زندگی کنند."
از آنجایی که محققان می دانستند که بیشتر نورون ها در طول عمر جایگزین نمی شوند، از آنها به عنوان یک "پایه سنی" برای مقایسه با دیگر سلول های غیر تقسیم شونده استفاده کردند. این گروه، برچسب زنی ایزوتوپی الکترونی را با یک روش تصویر برداری هیبریدی(MIMS-EM) ترکیب کرد تا سن و تغییر و تبدیل سلولی و پروتئینی را در مغز، پانکراس و کبد در مدل های حیوانات جونده جوان و پیر مجسم و تعیین کمیت کند.
برای اعتبارسنجی روش خود، دانشمندان ابتدا سن نورون ها را تعیین کردند و دریافتند که – همان طور که گمان می رفت - آنها به سن اندامگان بودند. با این حال، شگفت آور بود که، سلول هایی که رگهای خونی را می آراستند، و به نام سلول های اندوتلیال خوانده می شوند، نیز هم‌سن نورون ها بودند. این به این معنی است که برخی از سلول های غیر عصبی در طول عمر خویش، خود را تکرار یا جایگزین نمی کنند.
پانکراس، یک عضو مسئول حفظ سطح قند خون و ترشح آنزیم های گوارشی، همچنین سلول هایی را نشان داد با سن های متنوع. بخش کوچکی از پانکراس، شناخته شده با عنوان جزایر لانگرهانس، برای محققان به صورت یک پازل از سلول های جوان و قدیمی مرتبط با هم پدیدار شد. بعضی از سلول های بتا که انسولین رها می کنند، در طول عمر تکرار می شدند و نسبتا جوان بودند، در حالی که برخی از آنها تقسیم نمی شدند و دارای عمر طولانی بودند، شبیه به نورون ها. با این حال، نوع دیگری از سلول، به نام سلول های دلتا، اصلاً تقسیم نمی شدند. پانکراس نمونه ای قابل توجه از موزاییکیسم سنی بود، یعنی جمعیتی از سلول های یکسان که با طول عمرشان متمایز می شدند.
مطالعات پیشین نشان داده اند که کبد قابلیت احیا در طول بزرگسالی را دارد، بنابراین محققان این عضو را انتخاب کردند با این انتظار که سلول های کبدی نسبتا جوان را مشاهده کنند. اکثر نورون ها در مغز در طول بزرگسالی تقسیم نمی شوند و بنابراین یک زندگی طولانی و زوال مربوط به سن را تجربه می کنند. در مقابل تعجب آنها، اکثریت بزرگ سلول های کبدی در موش های بالغ سالم فهمیده شد که به سن حیوان هستند، در حالی که سلول هایی که رگ های خونی را به خط می کنند، و سلول های ماهواره ای شکل، که نوع دیگری از سلول های کبدی هستند، بسیار کوتاه تر زندگی می کردند. بنابراین، برخلاف انتظار، کبد نیز موزائیکیسم سنی را نشان داد، که به مسیرهای جدید بالقوه تحقیقات برای بازسازی این عضو اشاره می کند.
در یک مقیاس مولکولی، انتخاب تعدادی از سلول های دیرپای مشاهده شده، حاوی مجتمع هایی پروتئینی هستند که نمایش دهنده موزائیکیسم سنی هستند. به عنوان مثال، مژک های اولیه (ضمیمه های مو مانند در خارج از سلول ها) از سلول های بتا در پانکراس و نورون ها حاوی مناطق پروتئینی با طول عمرهای وسیعاً متنوع هستند. به طور آشکارا در مقابل، سلولهای کبد اصلاً حاوی هیچ پروتئین دیرپایی نیستند.
مارک الیسمن، پروفسور شاخص علوم اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو، و مؤلف همکار مطالعه با هتزر، می گوید: "به لطف فن آوری های جدید تجسم، ما قادر به اشاره دقیق به سن سلول ها و مجتمع های سوپر مولکولی آنها را با دقت بیشتری از قبل هستیم. این، درهای جدیدی را برای مطالعه همه سلول ها، بافت ها و اندام ها در حالت های نرمال و در بیماری ها باز می کند." آزمایشگاه او، مرکز ملی برای تحقیقات میکروسکوپی و تصویربرداری، روش‌های جدید تصویربرداری بافتی برای میکروسکوپیِ همبسته چند مقیاسه و چند کیفیتی توسعه داد و فراهم نمود. این روش ها، فن آوری های کلیدی جدید و توانمندی را فراهم کرد که اجازه داد این مطالعه انجام شود.
منبع: مؤسسه Salk
نایب رئیس Salk، صاحب منصب علمی عمده مارتین هتزر، مؤلف ارشد و پروفسور، می گوید: "ما کاملاً شگفت زده شدیم وقتی که ساختارهایی سلولی پیدا کردیم که اساسا به همان سن سازواره‌هایی بودند که در آنها ساکنند." "این اشاره کننده است به پیچیدگی سلولی حتی بیشتر از آنچه ما قبلا تصور می کردیم و دارای دلالت های جذابی است برای این که ما چگونه درباره پیری اندام ها، مانند مغز، قلب و پانکراس فکر می کنیم."
اکثر نورون ها در مغز در طول بزرگسالی تقسیم نمی شوند و بنابراین یک زندگی طولانی و زوال مربوط به سن را تجربه می کنند. با این حال، عمدتا به علت محدودیت های فنی، تعیین طول عمر سلول های موجود در خارج از مغز، مشکل بوده است.
رافائل آرژو اِ دریگو، نویسنده نخست و دانشمند هیأت علمی Salk، می گوید: "زیست شناسان می پرسند: سلول های موجود در یک اندام، چقدر سن دارند؟ این ایده کلی وجود دارد که نورون ها مسن هستند، در حالی که سایر سلول های بدن نسبتا جوان هستند و در طول حیات اندام احیا می شوند. " "ما تصمیم گرفتیم ببینیم آیا امکان دارد که اندام های خاصی نیز سلول هایی داشته باشند که به همان طول زمانی که نورون ها در مغز زندگی می کنند زندگی کنند."
از آنجایی که محققان می دانستند که بیشتر نورون ها در طول عمر جایگزین نمی شوند، از آنها به عنوان یک "پایه سنی" برای مقایسه با دیگر سلول های غیر تقسیم شونده استفاده کردند. این گروه، برچسب زنی ایزوتوپی الکترونی را با یک روش تصویر برداری هیبریدی(MIMS-EM) ترکیب کرد تا سن و تغییر و تبدیل سلولی و پروتئینی را در مغز، پانکراس و کبد در مدل های حیوانات جونده جوان و پیر مجسم و تعیین کمیت کند.
برای اعتبارسنجی روش خود، دانشمندان ابتدا سن نورون ها را تعیین کردند و دریافتند که – همان طور که گمان می رفت - آنها به سن اندامگان بودند. با این حال، شگفت آور بود که، سلول هایی که رگهای خونی را می آراستند، و به نام سلول های اندوتلیال خوانده می شوند، نیز هم‌سن نورون ها بودند. این به این معنی است که برخی از سلول های غیر عصبی در طول عمر خویش، خود را تکرار یا جایگزین نمی کنند.
پانکراس، یک عضو مسئول حفظ سطح قند خون و ترشح آنزیم های گوارشی، همچنین سلول هایی را نشان داد با سن های متنوع. بخش کوچکی از پانکراس، شناخته شده با عنوان جزایر لانگرهانس، برای محققان به صورت یک پازل از سلول های جوان و قدیمی مرتبط با هم پدیدار شد. بعضی از سلول های بتا که انسولین رها می کنند، در طول عمر تکرار می شدند و نسبتا جوان بودند، در حالی که برخی از آنها تقسیم نمی شدند و دارای عمر طولانی بودند، شبیه به نورون ها. با این حال، نوع دیگری از سلول، به نام سلول های دلتا، اصلاً تقسیم نمی شدند. پانکراس نمونه ای قابل توجه از موزاییکیسم سنی بود، یعنی جمعیتی از سلول های یکسان که با طول عمرشان متمایز می شدند.
مطالعات پیشین نشان داده اند که کبد قابلیت احیا در طول بزرگسالی را دارد، بنابراین محققان این عضو را انتخاب کردند با این انتظار که سلول های کبدی نسبتا جوان را مشاهده کنند. اکثر نورون ها در مغز در طول بزرگسالی تقسیم نمی شوند و بنابراین یک زندگی طولانی و زوال مربوط به سن را تجربه می کنند. در مقابل تعجب آنها، اکثریت بزرگ سلول های کبدی در موش های بالغ سالم فهمیده شد که به سن حیوان هستند، در حالی که سلول هایی که رگ های خونی را به خط می کنند، و سلول های ماهواره ای شکل، که نوع دیگری از سلول های کبدی هستند، بسیار کوتاه تر زندگی می کردند. بنابراین، برخلاف انتظار، کبد نیز موزائیکیسم سنی را نشان داد، که به مسیرهای جدید بالقوه تحقیقات برای بازسازی این عضو اشاره می کند.
در یک مقیاس مولکولی، انتخاب تعدادی از سلول های دیرپای مشاهده شده، حاوی مجتمع هایی پروتئینی هستند که نمایش دهنده موزائیکیسم سنی هستند. به عنوان مثال، مژک های اولیه (ضمیمه های مو مانند در خارج از سلول ها) از سلول های بتا در پانکراس و نورون ها حاوی مناطق پروتئینی با طول عمرهای وسیعاً متنوع هستند. به طور آشکارا در مقابل، سلولهای کبد اصلاً حاوی هیچ پروتئین دیرپایی نیستند.
مارک الیسمن، پروفسور شاخص علوم اعصاب در دانشکده پزشکی دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو، و مؤلف همکار مطالعه با هتزر، می گوید: "به لطف فن آوری های جدید تجسم، ما قادر به اشاره دقیق به سن سلول ها و مجتمع های سوپر مولکولی آنها را با دقت بیشتری از قبل هستیم. این، درهای جدیدی را برای مطالعه همه سلول ها، بافت ها و اندام ها در حالت های نرمال و در بیماری ها باز می کند." آزمایشگاه او، مرکز ملی برای تحقیقات میکروسکوپی و تصویربرداری، روش‌های جدید تصویربرداری بافتی برای میکروسکوپیِ همبسته چند مقیاسه و چند کیفیتی توسعه داد و فراهم نمود. این روش ها، فن آوری های کلیدی جدید و توانمندی را فراهم کرد که اجازه داد این مطالعه انجام شود.
منبع: مؤسسه Salk
