ظرفیت بازسازی بدن انسان کشف شد

علاوه بر سمندرها، ما انسان ها نیز می توانیم برخی از بافت های بدنمان را مجددا بازسازی کنیم. حداقل ، این چیزی است که مطالعه جدیدی که اخیرا در مجله پیشرفت های علوم منتشر شده است ، گزارش کرده است. با استفاده از مکانیسمی کاملاً شبیه به مکانیسمی که دوزیستان مانند سمندرها و برخی از ماهیان گورخری توسط آن قسمتهای از دست رفته بدنشان را رشد می دهند ، غضروف مفصل انسان نیز می تواند خود را بازسازی کند.

این توانایی بیشتر در مفاصل مچ پا در مقایسه با مفاصل لگن قابل توجه است. تحقیقات بسیار بیشتری لازم است ، اما اگر ثابت شود چنین است ، این مطالعه می تواند به معنای انقلابی در درمان استئوآرتریت باشد - که شایع ترین بیماری مفصل در جهان است.

محقق Virgina Byers Kraus می گوید : "درک این توانایی بازسازی " شبیه سمندر "در انسان و اجزای ناشناخته مهم موجود در این مدار نظارتی ، می تواند زمینه ساز رویکردهای جدید برای ترمیم بافتهای مفصل و احتمالاً تمام اندامهای انسان باشد."

تعیین میزان تجزیه و جایگزین شدن پروتئین ها

محققان روشی را برای ارزیابی سن پروتئین اختراع کردند. این روش با بهره گیری از ساعت داخلی تمام اسیدهای آمینه ، که با استفاده از آن مولکول ها با یک نظم مطلق از یکی به دیگری تغییر میکنند ، عمل میکند. تغییر شیمیایی خاص که در اینجا مشاهده می شود ، دآمیداسیون یا حذف یک گروه آمید در زنجیره های جانبی اسیدهای آمینه خاص است. این یک تغییر غیرقابل برگشت است. هنگامی که این پروتئین با پروتئینی که به تازگی ایجاد شده است جایگزین شود ، پروتئین دآمیده شده در داخل سلول تجمع میابد.

برای بیان این موضوع ، می دانیم که پروتئین هایی که اخیراً سنتز شده اند ، تغییرات شیمیایی زیادی را نشان نمی دهند ، در حالی که پروتئین های قدیمی تر تغییرات متعددی ، هم دآمیداسیون و هم بسیاری دیگر از تغییرات غیرآنزیمی  را نشان می دهند. این امر دانشمندان را قادر می سازد با استفاده از طیف سنجی جرمی ، میزان تجزیه و جایگزین شدن پروتئین را با حساسیت بالا تشخیص دهند. با فهمیدن سن پروتئین های مهم در غضروف انسان ، مانند انواع مختلف کلاژن ، آنها می توانند سن غضروف را با یقین معقول مشخص كنند ، حتی برای پروتئین هایی كه فقط برای دوره های نسبتاً كوتاه به دلیل دآمیداسیون سریع اسیدهای آمینه مانند آسپارژین در مقایسه با گلوتامین زنده مانده اند. این روش نسبت به روشهای اولیه که مبتنی بر بروز راسماز یا ایزومرهای پلاریزه کننده نور از آسپارتات هستند بسیار برتر است زیرا روش های دیگر بسیار کند هستند و به پروتئین های بسیار خالص نیاز دارند.

شیب تجزیه و جایگزینی پروتئین

با استفاده از این روش، دانشمندان متوجه شدند که سن غضروفها بسته به موقعیتشان در بدن متغیر است. در مچ پا ، غضروف جوان یافت می شود ( با بیشترین میزان پروتئین دآمیده نشده ) اما در زانو عضروف میانسال و در لگن غضروف پیر وجود دارد. این شرایط با سرعتی که با آن اندام های سمندرها و برخی دیگر از گونه ها (ماهی های آب شیرین آفریقایی ، گورخر ماهی و مارمولک ها) - با بیشترین سهولت در نوک اندام ها و کمترین سرعت در مفاصل نزدیک بازسازی میشوند ، تطابق دارد.

پیامد دیگر از تجربه بالینی حاصل شده است - مبتلایان به آسیب دیدگی زانو و لگن مدت زمان زیادی طول می کشد تا بهبود یابند ، در حالی که صدمات مچ پا به سرعت بهبود می یابند. به طور مشابه ، آرتریت لگن و زانو از عوارض شناخته شده پس از آسیب میباشند ، اما آسیب مچ پا نادر میباشد.

miRNA و روند ترمیم

میانجیگر های این فرایند میکرو RNA ها (miRNA ها) هستند ، که مجددا مشخص شد در حیواناتی که دارای قابلیت ترمیم اندام ها ، باله ها یا دم هایشان پس از آسیب دیدگی میباشند ، فعالیت بیشتری دارند. این میکروRNA ها مسئول سرکوب ژن هایی هستند که مهارکننده سنتز پروتئینهای غضروف میباشند. آنها باعث تشکیل بلاستم ، یک ساختار جنینی است که پیش نیاز ضروری برای بازسازی اندامها میباشد ، میشوند. miRNA های انسانی این مسئولیت را برای ترمیم مفاصل انجام می دهند و بیشترین فعالیت در مچ پا ، سپس زانوها و لگن میباشد. علاوه بر این ، سطحی ترین و بنابراین جدیدترین لایه غضروف نشاندهنده فعالیت بیشتر miRNA بلاستم در مقایسه با لایه های عمیق تر میباشد. این امر نشان می دهد که ظرفیت محدود اما بسیار واقعی بازسازی در غضروف انسان وجود دارد.

پیامدها

محقق Ming-Feng Hsueh می گوید : "ما از فهم این که به نظر میرسد تنظیم کننده های بازسازی در اندام سمندر ، کنترل کننده ترمیم بافت مفصل در اندام انسان نیز هستند ، هیجان زده شدیم." محققان می گویند این ظرفیت ، که آنها لقب "سمندر درون " را به آن داده اند می تواند به توسعه miRNA های جدید برای درمان ، توقف و یا معکوس کردن آرتریت ، کمک کند. آنها مشتاقانه منتظر تقویت سطح فعالیت miRNA در مفاصل آرتریت برای دستیابی به ترمیم کامل غضروف مفصل آسیب دیده و شکسته هستند. بعلاوه ، آنها می خواهند جزء گمشده را پیدا کنند. Kraus  با احتیاط اظهار داشت ، "اگر بتوانیم تشخیص دهیم که چه تنظیم کننده هایی را در مقایسه با سمندرها از دست داده ایم ، حتی می توانیم اجزای مفقود شده را اضافه کنیم و روزی روشی برای بازسازی یک بخش یا کل یک اندام آسیب دیده انسانی ایجاد کنیم."

بعلاوه ، این مسیر ترمیمی می تواند برای ترمیم بافت های متعدد به عنوان یک مکانیسم اساسی سلولی مورد استفاده قرار گیرد. مسیرهای مرتبط در یک آرایه گسترده از بیماری های انسانی از جمله استئوآرتریت نقش دارند. دانش بیشتر در مورد مکانیسم های بازسازی اندام در حیوانات می تواند به کشف فرآیندهای موازی ناشناخته در انسان کمک کند. این به نوبه خود می تواند به شکل گیری درمان های آینده برای استئوآرتریت کمک کند. احتمال دیگر ، استفاده از miRNA تزریقی مفصل برای تقویت قابلیت ترمیم آن و تقویت آن در برابر آسیب ، چه در اثر استرس انباشته شده و چه یک آسیب عمده است. مهندسی بافت همچنین می تواند از این مفهوم برای افزایش میزان تولید بافت قبل از پیوند در بدن استفاده کند. تمرکز فوری برای اعتبار سنجی مطالعه حاضر و یافتن قطعات مفقود شده بیشتر این معما که از ترمیم کامل در انسان جلوگیری می کنند ، مورد نیاز است. در نهایت این امر می تواند منجر به ایجاد یک "کوکتل مولکولی" شود که به انسانها کمک می کند تا اندام های جدیدی را رشد دهند.