چرا برخی از حیوانات بافت های از دست رفته را پس از آسیب بازسازی می کنند در حالی که برخی دیگر این کار را نمی کنند؟ محققان آزمایشگاه کرستین بارتشرر (دانشگاه اسنابروک و سابقاً موسسه هوبرشت) و اشلی سیفرت (دانشگاه کنتاکی) برای پاسخ به این سوال، موش‌های خاردار را که ظرفیت بازسازی قابل توجهی دارند، مورد مطالعه قرار دادند. آنها پاسخ‌های آسیب این موش‌ها و موش‌های آزمایشگاهی معمول را مقایسه و تعدیل کردند. این نشان داد که سیگنال دهی ERK یک سوئیچ مولکولی مهم بین اسکار و بازسازی است. نتایج این مطالعه در 26 آوریل منتشر خواهد شدهفتم در مجله علمی Science Advances و به این معنی است که مدولاسیون سیگنالینگ ERK می تواند به طور بالقوه برای تحریک بازسازی در یک محیط بالینی مورد استفاده قرار گیرد.
تخمین زده می شود که حدود 50 درصد از همه افراد به دلیل بیماری هایی که شامل جای زخم است می میرند. جای زخم نتیجه ظرفیت محدود برای بازسازی قسمت های از دست رفته و آسیب دیده بدن انسان است. اسکارهای دائمی مانع عملکرد طبیعی اندام های ما می شوند و بنابراین می توانند منجر به نارسایی اندام شوند. به طور قابل توجهی، برخی از حیوانات زخم های گسترده ای را نشان نمی دهند و می توانند اکثر اندام های بدن خود را پس از آسیب بازسازی کنند. درس های آموخته شده از این حیوانات نویدبخش تحریک بازسازی در انسان است.
جای زخم: مشکل خاردار نیست
محققان یکی از این حیوانات را مطالعه کردند: موش خاردار. موش های خاردار با موش های آزمایشگاهی معمولی ارتباط نزدیکی دارند. با وجود این رابطه نزدیک، موش های خاردار ظرفیت قابل توجهی برای بازسازی بافت های پیچیده ای دارند که موش های آزمایشگاهی معمولی فاقد آن هستند. آنتونیو توماسو توضیح می دهد: “برای مطالعه این موضوع، ما با ضربه های کوچک گوش پاسخ آسیب را در دو گونه موش ایجاد می کنیم. در حالی که موش خاردار سوراخ گوش را در عرض یک ماه ترمیم می کند، سوراخ در گوش موش آزمایشگاهی بهبود نمی یابد.” نویسنده اول مطالعه محققان سپس پاسخ‌های آسیب را در سطح مولکولی مقایسه کردند تا عوامل جدیدی را شناسایی کنند که می‌تواند تفاوت‌های احیاکننده بین گونه‌ها را توضیح دهد.
سیگنال دهی ERK
با انجام این کار، نویسندگان پروتئین سیگنال دهی ERK را به عنوان یکی از عواملی که پس از آسیب بین گونه های موش تنظیم می شد، شناسایی کردند. توماسو توضیح می دهد: “در حالی که ERK در ابتدا در زخم های هر دو گونه فعال شد، این فعالیت به سرعت در موش آزمایشگاهی مشترک از بین رفت. از طرف دیگر موش های خاردار فعال شدن ERK را برای مدت طولانی تری حفظ کردند.” سیگنالینگ ERK به دلیل نقش مهم خود در فرآیندهایی مانند تقسیم سلولی و بقا شناخته شده است. اکنون، نویسندگان دریافتند که فعال شدن دیرهنگام ERK برای موفقیت بازسازی گوش خاردار موش نیز بسیار مهم است، زیرا مهار ERK از بازسازی موفقیت‌آمیز بافت جلوگیری می‌کند.
تحریک بازسازی
محققان سپس بررسی کردند که آیا تحریک فعالیت دیررس ERK در گوش موش آزمایشگاهی غیربازسازنده برای بهبود بازسازی کافی است یا خیر. برای این کار، آنها دانه‌های ریزی را در گوش قرار دادند که در فعال‌کننده‌های پروتئین ERK آغشته شده بود. دانه ها به صورت موضعی این عوامل را آزاد می کنند که منجر به فعال شدن مسیر سیگنالینگ ERK در بافت آسیب دیده می شود. توماسو می‌گوید: «ما دیدیم که کاشت دانه‌ها از جمله به رشد کنترل‌شده بافت، فعال‌سازی چرخه سلولی و تشکیل فولیکول‌های مو منجر شد: همه نشانه‌های یک پاسخ احیاکننده واقعی است». از این، محققان به این نتیجه رسیدند که تعدیل فعالیت ERK را می توان برای تحریک بازسازی در بافت هایی که به طور طبیعی رخ نمی دهد، استفاده کرد.
بازسازی در سایر اندام ها
نتایج این مطالعه به وضوح نشان می‌دهد که بازسازی‌کننده‌های ضعیف مانند موش‌های آزمایشگاهی به طور کامل ظرفیت بازسازی بافت‌های از دست رفته را از دست نداده‌اند. در عوض، نشان می دهد که فعال شدن عواملی مانند ERK می تواند پتانسیل تحریک بازسازی را در زمینه اسکار داشته باشد. به طور شگفت انگیزی، محققان مشاهده کردند که فعال سازی ERK در زمان های دیرهنگام در زمینه آسیب پوست پشت و قلب موش های خاردار نیز حفظ می شود.
ما هنوز تأثیر فعال سازی ERK بر بازسازی سایر اندام ها را با جزئیات مطالعه نکرده ایم. با این وجود، این واقعیت که الگوی فعال‌سازی در سایر اندام‌ها بسیار مشابه است، نشان می‌دهد که سیگنال‌دهی طولانی‌مدت ERK ممکن است یک ویژگی کلی بافت‌های در حال بازسازی باشد.
کرستین بارتشرر، رهبر گروه
او نتیجه می گیرد: “بنابراین این امکان وجود دارد که مدولاسیون فعال سازی ERK پتانسیل جلوگیری یا معکوس کردن تشکیل اسکار در گونه های دیگر را داشته باشد. تحقیقات بیشتری برای تایید این امر مورد نیاز است.”
منبع:
مرجع مجله:
توماسو، آ.، و همکاران (2023) یک سوئیچ مولکولی وابسته به ERK با فیبروز مخالفت می کند و باعث بازسازی در موش های خاردار (Acomys) می شود. پیشرفت علم doi.org/10.1126/sciadv.adf2331.