دانشمندان مکانیسم جدیدی برای تجدید سلول های کلیه کشف کردند

دانشمندان دانشگاه تگزاس در دالاس یک فرآیند “خانه داری” ناشناخته را در سلول های کلیه کشف کرده اند که محتوای ناخواسته را بیرون می زند و در نتیجه سلول هایی که خود را جوان می کنند و عملکرد و سالم می مانند.

فرآیند خود نوسازی، که اساساً با نحوه بازسازی سایر بافت‌های بدن متفاوت است، به توضیح این موضوع کمک می‌کند که چگونه، بدون آسیب یا بیماری، کلیه‌ها می‌توانند برای تمام عمر سالم بمانند. محققان این مکانیسم را در مطالعه‌ای که در 17 آوریل منتشر شد، توصیف کردند نانوتکنولوژی طبیعت.

برخلاف کبد و پوست، که سلول‌ها برای ایجاد سلول‌های دختر جدید و بازسازی اندام تقسیم می‌شوند، سلول‌های لوله‌های پروگزیمال کلیه از نظر میتوزی ساکن هستند. آنها برای ایجاد سلول های جدید تقسیم نمی شوند. دکتر جی ژنگ، استاد شیمی و بیوشیمی در دانشکده شیمی، گفت: در موارد آسیب یا بیماری خفیف، سلول‌های کلیه قابلیت ترمیم محدودی دارند و سلول‌های بنیادی در کلیه می‌توانند سلول‌های کلیوی جدید را تشکیل دهند، اما فقط تا حدی. علوم طبیعی و ریاضیات و نویسنده همکار این مطالعه.

در اکثر سناریوها، اگر سلول های کلیه به شدت آسیب ببینند، می میرند و نمی توانند بازسازی شوند. کلیه شما دیر یا زود از کار می افتد. این یک چالش بزرگ در مدیریت سلامت برای بیماری کلیوی است. تنها کاری که در حال حاضر می توانیم انجام دهیم این است که سرعت پیشرفت نارسایی کلیه را کاهش دهیم. اگر اندامی به شدت آسیب ببیند یا در اثر بیماری مزمن، به راحتی نمی توانیم آن را ترمیم کنیم.

به همین دلیل است که کشف این مکانیسم خود تجدید احتمالاً یکی از مهم ترین یافته هایی است که تاکنون به دست آورده ایم. با امکانات اصلی عالی و کارکنان اختصاصی، UTD مکانی عالی برای انجام چنین تحقیقات پیشرفته ای است.”

دکتر جی ژنگ، یک کرسی ممتاز در علوم طبیعی و ریاضیات

او گفت که تحقیقات بیشتر ممکن است منجر به بهبود در نانوپزشکی و تشخیص زودهنگام بیماری کلیوی شود.

یک یافته غیرمنتظره

محققان گفتند که کشف آنها آنها را غافلگیر کرد.

به مدت 15 سال، ژنگ در حال بررسی استفاده زیست پزشکی از نانوذرات طلا به عنوان عوامل تصویربرداری، برای درک اساسی از فیلتراسیون گلومرولی، برای تشخیص زودهنگام بیماری کبد، و برای تحویل هدفمند داروهای سرطان بوده است. بخشی از این کار بر درک چگونگی فیلتر شدن نانوذرات طلا توسط کلیه ها و پاکسازی بدن از طریق ادرار متمرکز شده است.

تحقیقات نشان داده است که نانوذرات طلا عموماً بدون آسیب از ساختاری در کلیه به نام گلومرول عبور می‌کنند و سپس به داخل لوله‌های پروگزیمال می‌روند که بیش از 50 درصد کلیه را تشکیل می‌دهند. سلول‌های اپیتلیال لوله‌ای پروگزیمال، نانوذرات را درونی می‌کنند، که در نهایت از آن سلول‌ها فرار می‌کنند تا در ادرار دفع شوند. اما نحوه فرار آنها از سلول ها مشخص نیست.

در دسامبر 2021، ژنگ و تیم شیمی او -؛ دانشمند پژوهشی و نویسنده اصلی مطالعه Yingyu Huang PhD’20 و نویسنده همکار دکتر Mengxiao Yu، دانشیار پژوهشی -; در حال بررسی نانوذرات طلا در نمونه‌های بافت لوله‌ای پروگزیمال با استفاده از میکروسکوپ نوری بودند، اما برای وضوح بهتر به یکی از میکروسکوپ‌های الکترونی دانشگاه (EM) تغییر مکان دادند.

یو گفت: «با استفاده از EM، نانوذرات طلا را دیدیم که در لیزوزوم‌های داخل وزیکول‌های بزرگ در لومن، که فضای بیرون سلول‌های اپیتلیال است، محصور شده‌اند.

وزیکول ها کیسه های پر از مایع کوچکی هستند که هم در داخل و هم در خارج سلول ها یافت می شوند و مواد مختلفی را حمل می کنند.

یو گفت: «اما ما همچنین تشکیل این وزیکول‌ها را مشاهده کردیم که حاوی نانوذرات و اندامک‌ها در خارج از سلول‌ها بودند و این چیزی نبود که قبلاً دیده بودیم.»

محققان سلول‌های لوله‌ای پروگزیمال را پیدا کردند که برآمدگی‌هایی رو به بیرون در غشای مجرای خود ایجاد کرده بودند که نه تنها حاوی نانوذرات طلا بود، بلکه حاوی لیزوزوم‌ها، میتوکندری‌ها، شبکه آندوپلاسمی و سایر اندامک‌هایی بود که معمولاً به داخل سلول محدود می‌شدند. سپس محتویات اکسترود شده به داخل وزیکولی که به داخل فضای خارج سلولی شناور می‌شد، خرد شد.

یو گفت: «در آن لحظه، ما می دانستیم که این یک پدیده غیرعادی است. “این یک روش جدید برای سلول ها برای حذف محتویات سلولی است.”

یک فرآیند جدید تجدید

مکانیسم خود تجدیدی با واسطه اکستروژن اساساً با سایر فرآیندهای احیا کننده شناخته شده متفاوت است. مانند تقسیم سلولی -; و کارهای نظافت منزل مانند اگزوسیتوز. در اگزوسیتوز، مواد خارجی مانند نانوذرات در یک وزیکول در داخل سلول محصور می شوند. سپس غشای وزیکول با داخل غشای سلول ترکیب می شود که باز می شود تا محتویات به بیرون آزاد شود.

هوانگ گفت: “آنچه ما کشف کردیم کاملاً با درک قبلی در مورد چگونگی حذف ذرات سلولی متفاوت است. در فرآیند اکستروژن، همجوشی غشایی وجود ندارد، که محتوای قدیمی سلول های عادی را حذف می کند و به سلول ها اجازه می دهد تا خود را با محتویات تازه به روز کنند.” این یک فرآیند ذاتی و فعال است که این سلول‌ها برای زنده ماندن طولانی‌تر و عملکرد مناسب از آن استفاده می‌کنند.»

ژنگ گفت که یافته های آنها زمینه های جدیدی از مطالعه را باز می کند. به عنوان مثال، سلول‌های اپیتلیال، مانند سلول‌های لوله‌های پروگزیمال، در بافت‌های دیگر، مانند دیواره شریان‌ها و در روده و دستگاه گوارش یافت می‌شوند.

در زمینه نانوپزشکی، ما می‌خواهیم تجمع نانوذرات در بدن را تا حد امکان به حداقل برسانیم. “ژنگ گفت. همچنین، اگر بتوانیم نحوه تنظیم یا نظارت بر این فرآیند خود نوسازی را یاد بگیریم، ممکن است راهی برای سالم نگه داشتن کلیه ها در بیماران مبتلا به فشار خون بالا یا دیابت پیدا کنیم.

“اگر ما بتوانیم راه هایی برای تشخیص نشانه های این فرآیند به صورت غیر تهاجمی ایجاد کنیم، شاید این می تواند نشانه ای از بیماری کلیوی اولیه باشد.”

این تحقیق توسط مؤسسه ملی دیابت و بیماری‌های گوارشی و کلیوی (R01DK124881، R01DK115986، R01DK126140 و R01DK103363)، بنیاد ملی علوم و مؤسسه تحقیقات و پیشگیری از سرطان تگزاس تأمین مالی شد.