دسته: بیوتکنولوژی

نوشته شده در از

انسولین در مقابله با استرس اکسیداتیو و التهاب موثر نیست

تزریق زیرپوستی انسولین (CSII) برای درمان دیابت نوع ۱ به عنوان استاندارد طلایی مطرح است. این روش تزریق گرچه به اندازه تزریق داخل بطنی، فیزیولوژیک نیست اما می‌تواند در بسیاری از بیماران باعث تغییرات گلایسمیک شود که خود یک محرک قوی تولید گونه‌های فعال اکسیژن است. با وجود اینکه نقش این استرس اکسیداتیو در دیابت به عنوان یک عامل مطرح است و خصوصیات دقیق آن مشخص نشده است، مخصوصا در کبد که به عنوان یک ارگان حساسیت به انسولین مدنظر است. در طی شرایط فیزیولوژیک، یک سیستم آنتی‌اکسیدانتی طبیعی مسولیت تنظیم تعادل را بر عهده دارد. بقای میزبان نیز به قابلیت سلول و بافت به قابلیت مقابله و یا سازگاری با این استرس بستگی دارد. بافت باید بتواند در مقابله با این استرس به ترمیم و یا حذف مولکلول‌ها و سلو‌ل‌های آسیب دیده بپردازد.

سیگریست و همکاران در مرکز مطالعات دیابت اروپا (CEED، استراسبورگ، فرانسه) در ژانویه سال ۲۰۱۶ در مقاله‌ای که در ژورنال Experimental Biology and Medicine‌ چاپ شد نشان دادند که در مدل دیابتی رت، افزایش سریعی در استرس اکسیداتیو هپاتیک و بیومارکرهای التهابی اتفاق می‌افتد که به همراه کاهش بسیار شدید ذخیره گلیکوژن و سنتز پروتئین است. با تجویز مداوم زیر پوستی انسولین بوسیله یک مینی-پمپ اسموتیک، استرس اکسیداتیو در کبد و بصورت سیستمیک کاهش یافت اما با ادامه یافتن وضعیت دیابتیک این کاهش از بین رفت. در حقیقت، CSII نتوانست تعادل گونه‌های آنتی و پرواکسیداتیو را حفظ کند. این نتایج برای اولین بار نشان داد که برای مقابله با عوارض دیابت، استفاده از درمان آنتی‌اکسیدانتی می‌تواند یک روش جدید باشد چرا که درمان‌های معمول با انسولین به تنهایی برای محافظت کبد در مقابل عوارض مزمن دیابت کافی نیست. از این جهت نتیجه‌گیری می‌شود که ترکیب درمان انسولین با سایر مواد درمانی جهت مقابله با استرس اکسیداتیو و التهاب مورد نیاز است.

نوشته شده در از

استرس اکسیداتیو؛ رادیکال آزاد؛ و ROS…

رادیکال آزاد چیست و چگونه ایجاد می شود؟
رادیکال آزاد (Free radical) به اتم، مولکول یا یونی هایی گفته می‌شود که دارای الکترون جفت‌نشده هستند و به همین علت بسیار فعال ، ناپایدار و بسیار واکنش پذیرند. رادیکال های آزاد در اثر شکستگی یک پیوند از یک مولکول پایدار ایجاد می‌شوند. رادیکال های آزاد برای رسیدن به پایداری به سایر مولکول ها برخورد کرده و قادر به جدا کردن الکترون ها از آنها هستند و به دنبال این، زنجیره ای از مولکولهای بی ثبات تری را ایجاد می کنند. یک رادیکال آزاد می‌تواند دارای بار مثبت، منفی یا خنثی باشد. طی روند متابولیسم طبیعی بدن و یا تحت شرایطی مانند استعمال دخانیات، آلودگی ها، ورود مواد شیمیایی غیر ضروری به بدن از هر طریقی، اشعه و استرس در بدن رادیکال های آزاد تولید می شوند. در بدن انسان مهم‌ترین رادیکال آزاد اکسیژن است که می تواند موجب تخریب DNA و دیگر مولکول ها گردد.

استرس اکسیداتیو 
در حقیقت استرس آکسیداتیو همان پیروزی رادیکال های آزاد بر دفاع آنتی اکسیدانی بدن ماست. و به نوعی به حمله های بیولوژیک به ارگانیزم بدن اطلاق می شود. به بیان دیگر، استرس اکسیداتیو عدم تعادل بین رادیکال های آزاد و آنتی اکسیدان ها در بدن شما است. رادیکال های آزاد مولکول های حاوی اکسیژن با تعداد نامتناهی الکترون است. تعداد نامناسب اجازه می‌دهد تا آنها به راحتی با مولکول‌های دیگر واکنش نشان می‌دهند. رادیکال‌های آزاد می‌توانند واکنش‌های شیمیایی زنجیره‌ای زیادی در بدن شما ایجاد کنند زیرا به راحتی با مولکول‌های دیگر واکنش نشان می‌دهند. این واکنش اکسیداسیون نامیده می‌شود. آنها می‌توانند مفید یا مضر باشند.

آنتی اکسیدانها مولکولهایی هستند که میتوانند یک الکترون را به یک رادیکال آزاد اهدا کنند بدون آن که خود را بی‌ثبات سازند. این باعث می‌شود که رادیکال آزاد شود تا تثبیت شود و کمتر واکنش پذیر باشد. حاصل استرس اکسیداتیو در بدن انواع دژنراسیون، سرطان‌، دیابت، نارسایی‌های قلبی، آسیب‌های مغزی، مشکلات عضلانی، پیری زودرس، آسیب‌های چشمی و در کل ضعف سیستم ایمنی بدن است. رادیکالهای اکسیژن بطور مداوم در همه ارگانیزم های زنده تولید می شوند با اثرات نابود کنندهای که منجر به آسیب سلولی ومرگ می شود. تولید گونه های اکسیدان در شرایط فیزیولوزیک دارای سرعت کنترل شده ای است اما این تولید در شرایط اکسیداتیو افزایش می یابد.

استرس اکسیداتیو می تواند زمانی رخ دهد که عدم تعادل رادیکال های آزاد و آنتی اکسیدان ها در بدن وجود دارد. سلول های بدن در طول فرایندهای طبیعی متابولیک رادیکال های آزاد ایجاد می کنند. با این حال، سلول‌ها همچنین آنتی اکسیدان ها را تولید می کنند که این رادیکال های آزاد را خنثی می‌کنند. به طور کلی، بدن قادر به حفظ تعادل بین آنتی اکسیدان ها و رادیکال های آزاد است.

گونه های فعال اکسیژن(ROS): 
این اصطلاح (ROS)شامل همه ملکولهای بسیار فعال واجد اکسیژن از جمله رادیکال های آزاداست. انواع این گونه های فعال اکسیژن شامل رادیکال هیدروکسیل،رادیکال آنیون سوپراکسید، پراکسید هیدروژن، اکسیژن تکی،رادیکال NO، رادیکال هیپوکلریت ولیپیدپراکسید های مختلف است. همه اینها قادرند با لیپید های غشا،اسیدهای نوکلئیک پروتئین ها ،آنزیم هاو سایرملکولهای کوچک واکنش داده ومنجر به آسیب سلولی شوند.
نيتريك اكسايد (NO) مولكولي فعال، قابل انتشار، غيرآلي، آزاد و ناپايدار بوده كه اولين بار در عروق به عنوان يک فاکتور شل کننده مورد توجه قرار گرفت. اين ماده در سلولهاي متنوعي توليد شده و اعمال متفاوتي را انجام ميدهد. به عنوان مثال در سلول هاي ايمني به خصوص ماكروفاژها، توليد شده و در كشتن باكتريها و يا سلول هـــاي تومـــوري مشاركت مي كند و يا در سيستم عصبي به عنوان ناقل عصبی مطرح بوده و در بسياري از اعمال مغزي دخالت دارد.
همچنين مشخص شده است كه نيتريك اكسايد در سيستم (NANC=Non-Adrenergic Non-Cholinergic) نقش مهمي را بعهده دارد. به هر حال، امروزه حضور NO در بسياري از اعمال فيزيولوژيک دستگاه هاي بدن ثابت شده است. نيتــريك اكسايد در طــي يك فـرآینـــد آنزيمی ازواكنش ال-آرژينين و اكسيژن حاصل مي‌شود. آنزيم‌هاي سازنده نيتريك اكسايد شامل سه ایزومر بوده، دو ایزومر اين آنزيم به شكل ساختماني در سلول ديده مي‌شوند در حالي كه ایزومر سوم تنها در سلول‌هاي تحريك شده، ديده مي‌شود.
منابع:

  1. Stacy Sampson, DO,Jamie Eske, revied April 2019, Oxidative stress effect the body
  2. .healthline./health/oxidative-stress
نوشته شده در از

روش‌های تعیین ظرفیت آنتی اکسیدانتی (قسمت اول)

شواهد بیوشیمیایی، زیستی و بالینی فراوان وجود دارد که نشان می‌دهد واکنش اکسایشی ناشی از رادیکال‌های آزاد (ROS) درایجاد بیماری‌های مختلف، تسریع پیری و فساد موادغذایی دخالت دارد. به دلیل خاصیت آنتی اکسیدان‌ها در ممانعت از اثرات رادیکال آزاد در ایجاد بیماریها و فساد مواد غذایی، نقش و اثر آنتی اکسیدانها مورد توجه محققین، پزشکان وعموم مردم قرار گرفته است و مطالعات ارزیابی ظرفیت آنتی اکسیدانی یکی از متداولترین موضوعات مورد بررسی در سالهای اخیر بوده است.روشهای تعیین ظرفیت آنتی اکسیدانی بر اساس ساز و کار انتقال اتم هیدروژن شامل  TRAP،ORAC  و CBA و بر اساس سازوکار روش انتقال الکترون شاملFRAP , TEAC  و DPPH میباشد. در کنار این روشهای تقریبا سنتی در سالهای اخیر روشهای دستگاهی مانند DSC نیز در تعیین ظرفیت آنتی اکسیدانی و پیشرفت اکسیداسیون مطرح شده است.در اینجا به بررسی معایب و مزایای روش TRAP می پردازیم.TRAP یکی از روش‌های متداول تعیین ظرفیت آنتی اکسیدانی پلاسمای خون می‌باشد. در این روش نیز سرعت پراکسیداسیون القا شده توسط AAPH (2’-Azobis (2-AmidinoPropane) Hydrochloride) از طریق کاهش شدت فلوئورسنس پروتئین آر فیکواریترین اندازه گرفته می‌شود. روش TRAP به طرق متعددی انجام میشود روش اولیه آزمون TRAP به این ترتیب است که بعد از اضافه کردن AAPH به پلاسما مقدار اکسیداسیون مواد قابل اکسید شدن از طریق اندازه‌گیری مقدار اکسیژن مصرفی در طول واکنش توسط الکترودهای اکسیژن اندازه گرفته می‌شود. در حضور آنتی اکسیدان‌ها در پلاسما زمان آغاز واکنش اکسیداسیون و یا مصرف اکسیژن به تاخیر میافتد. مدت زمان فاز تاخیری پلاسما با زمانی که مقادیر خاصی از استاندارد یا Trolox به پلاسمای خون اضافه شده است (استاندارد داخلی) مقایسه شده و به این ترتیب مقدارظرفیت آنتی اکسیدانی خون محاسبه می‌شود.

مزايا و معايب روشTRAP

این روش را می‌توان جهت ارزیابی ظرفیت آنتی اکسیدانی سرم و یا پلاسما (به طور کلی شرایط داخل بدن) بکار برد و میزان ظرفیت آنتی اکسیدان‌های غیرآنزیمی مانند گلوتاتیون و آسکوربیک اسید را اندازه گرفت اما از آنجایی که نقطه پایانی متفاوتی را می‌توان برای این روش در نظر گرفت بنابراین امکان مقایسه نتایج در تحقیقات مختلف وجود ندارد. این روش نسبتا پیچیده و زمان‌بر بوده و علاوه بر این اجرای آن نیاز به تخصص و تجربه دارد.

در بخش بعدی به بررسی روش ORAC در سنجش ظرفیت آنتی اکسیدانتی می‌پردازیم. برای مطالعه ادامه مطلب کلیک کنید.

منبع:

حسینی سپیده، قراچورلو مریم، غیاثی طرزی بابک و قوامی مهرداد. مروری بر روشهای تعیین ظرفیت آنتی اکسیدانی (اساس واکنش، روش کار، نقاط قوت و ضعف). Food Technology and Nutrition.

نوشته شده در از

بیومارکرهای استرس اکسیداتیو

بیومارکر چیست ؟ ( قسمت اول )

بیومارکرهای سرطان ( قسمت دوم )

 

استرس اکسیداتیو، قسمت سمی اکسیژن و متابولیسم را نشان می‌دهد. استرس اکسیداتیو به عنوان عدم تعادل بین اکسیدان‌ها و آنتی‌اکسیدان‌ها به نفع اکسیدان‌ها شناخته شده که منجر به اختلال در سیگنالینگ مجدد، کنترل چرخه سلولی و آسیب مولکولی می‌شود.

بیومارکرهای استرس اکسیداتیو به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:
– گونه‌های فعال اکسیژن ROS
– DNA / RNA، چربی‌ها و پروتئین‌هایی که توسط اکسیداسیون آسیب دیده‌اند
– آنتی‌اکسیدان‌ها

درباره این سه گروه این توضیح را باید افزود که:
– ROS نشان‌دهنده عواملي هستند كه استرس‌اكسيداتيو را تحريك مي كنند و باعث آسیب به اجزاي سلول می‌شوند.
– آسیب DNA / RNA، پراکسیداسیون لیپید و اکسیداسیون / نیترات پروتئین، آسیب‌های ناشی از اکسیداسیون را نشان می‌دهد
– آنتی‌اکسیدان‌ها سیستم‌های مبارزه با استرس اکسیداتیو را نشان می‌دهند

• گونه فعال اکسیژن ROS

گونه فعال اکسیژن، گونه‌های شیمیایی واکنشی هستند که حاوی اکسیژن فعال می‌باشند. آن‌ها عبارتند از پراکسید، سوپراکسید، هیدروکسیل رادیکال، اکسیژن مجزا و آلفا اکسیژن.
با توجه به ماهیت گذار آن‌ها، به راحتی در سلول‌های زنده با استفاده از تست‌های رنگ‌سنجی، مانند DCFDA، اندازه‌گیری می‌شوند. این بیومارکرها قابل اندازه‌گیری در خون، پلاسما، بافت و ادرار هستند.

• آسیب DNA / RNA، پراکسیداسیون لیپید، و اکسیداسیون / نیترات پروتئین

استرس اکسیداتیو را می‌توان به طور غیرمستقیم با اندازه‌گیری سطوح آسیب DNA / RNA، پراکسیداسیون لیپید و اکسیداسیون / نیترات پروتئین، به جای اندازه‌گیری مستقیم گونه‌های فعال اکسیژن، اندازه‌گیری کرد. بیومارکرهای استرس اکسیداتیو پایدارتر از انواع اکسیژن فعال هستند.

آسیب DNA / RNA

انواع مختلفی از آسیب DNA / RNA وجود دارد که می‌تواند به عنوان بیومارکرهای استرس اکسیداتیو اندازه‌گیری شود.  8-hydroxydeoxyguanosine احتمالا به عنوان یکی از رایج ترین بیومارکرهای آسیب DNA برای استرس اکسیداتیو است. تست‌های مکان‌های apurinic / apyrimidinic و آزمون‌های آسیب ناشی از آلدهید می‌تواند به عنوان اندازه‌گیری‌های مستقیم از آسیب DNA استفاده شود که به طور بالقوه مرتبط با استرس اکسیداتیو است.

پراکسیداسیون لیپید

مالون‌دی‌آلدئید MDA یکی از معمول‌ترین شاخص‌های لیپیدی استرس اکسیداتیو است. این ماده از طریق پراکسیداسیون اسیدهای چرب غیراشباع تشکیل شده است و معمولا با استفاده از آزمون TBARS اندازه‌گیری می‌شود. تست TBARS به طور کامل برای MDA خاص نیست، همانطور که سایر آلدهید‌ها نیز سیگنال مشابهی را با این تست تولید می‌کنند، با این حال، تست TBARS عموما راحت‌تر از استفاده از HPLC برای اندازه گیری MDA است. آزمون‌های ELISA رقابتی برای MDA نیز در دسترس هستند.
دیگر بیومارکرهای پراکسیداسیون چربی شامل 4-HNA، 8-ایزوپروستان، هیدروپراکسید لیپیدها و LDL اکسید شده است.

اکسیداسیون / نیترات پروتئین

آسیب اکسیداتیو به پروتئین‌ها می‌تواند به شکل کربن لیپتین پروتئین و نیتراسیون پروتئین (3-نیتروتیروزین) باشد. گونه‌های فعال اکسیژن هم‌چنین می‌توانند تولید محصولات پیشرفته گلیکوزیله AGE و پروتئین‌های AOPP را ایجاد کنند. همه این بیومارکرها را می‌توان با روش‌های استاندارد اندازه‌گیری کرد.

• آنتی‌اکسیدان‌ها

آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی و دیگر مولکول‌های ROS، باعث آسیب اکسیداتیو می شوند. سه نوع آنتی‌اکسیدان به عنوان بیومارکر استرس اکسیداتیو وجود دارد: مولکول‌های کوچک، آنزیم‌ها و پروتئین‌ها (مانند آلبومین).
برای اندازه گیری ظرفیت کل‌آنتی اکسیدانی نمونه، از جمله مولکول‌کوچک و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی پروتئین، تعدادی از تست‌ها وجود دارد. یکی از رایج‌ترین تست‌های کلسترول آنتی‌اکسیدانی، تست آنتی‌اکسیدانیTEAC است. تست آنتی‌اکسیدانی رادیکال اکسیژن ORAC یکی دیگر از آزمون‌های معمول استرس اکسیداتیو است که ظرفیت آنتی‌اکسیدان را با اندازه‌گیری توانایی آنتی‌اکسیدان‌ها برای کاهش رنگ فلورسنت توسط ROS اندازه‌گیری می‌کند.
فعالیت آنتی‌اکسیدانی نیز می‌تواند در سطح آنالیت‌های خاص اندازه‌گیری شود. به عنوان مثال با نگاه کردن به سطوح نسبی GSH و GSSG ، سطح آنالیت اندازه‌گیری می‌شود. گلوتاتیون احیا GSH به عنوان مولکولی فراوان در میان آنتی‌اکسیدان‌های درون سلولی در نظر گرفته می‌شود که GSSG را در فرم اکسید شده تشکیل می‌دهد. این واکنش توسط آنزیم گلوتاتیون ردوکتاز فعال می‌شود.
در غیر این صورت، سطح فعالیت آنزیم‌های آنتی‌اکسیدانی مانند GST و سوپراکسید‌دیسموتاز می‌تواند در رابطه با سطوح استرس اکسیداتیو اندازه‌گیری شود.

 

منابع:

Valavanidis, A., Vlachogianni, T. and Fiotakis, C., 2009. 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine (8-OHdG): a critical biomarker of oxidative stress and carcinogenesis. Journal of environmental science and health Part C, 27(2), pp.120-139.

Nielsen, F., Mikkelsen, B.B., Nielsen, J.B., Andersen, H.R. and Grandjean, P., 1997. Plasma malondialdehyde as biomarker for oxidative stress: reference interval and effects of life-style factors. Clinical chemistry, 43(7), pp.1209-1214.

Lykkesfeldt, J., 2007. Malondialdehyde as biomarker of oxidative damage to lipids caused by smoking. Clinica chimica acta, 380(1-2), pp.50-58.

نوشته شده در از

استرس اکسیداتیو و سرکوب تومور

مطالعه‌ی جدیدی در شماره فوریه مجله سرطان سلول ( Journal of Cancer Cell) منتشر شده است که نشان می‌دهد P38-آلفا  MAPK در حضور استرس اکسیداتیو فعال شده و باعث مهار تشکیل تومور می‌شود. این مطالعه رویکرد جدیدی را در مطالعه‌ی مکانیسم‌های خاصی که منجر به سرکوب سرطان می‌شوند، فراهم می‌سازد. شناسایی این مکانیسم‌ها برای توسعه داروهای ضد سرطان جدید مناسب خواهد بود.

P38-آلفا MAPK یک پروتئین نشانگر است که نقش مهمی در هماهنگی پاسخ‌های سلولی به استرس، از جمله استرس اکسیداتیو (که توسط افزایش تجمع گونه های اکسیژن فعال (ROS) در داخل سلول ایجاد می‌شود) دارد با این وجود هنوز مسیر‌ فعالیت P38-آلفا MAPK و مکانیسم‌های درگیر که در سرکوب سرطان نقش دارند به خوبی شناخته نشده‌اند. دکتر  نِبرادا از مرکز ملی سرطان اسپانیادر مادرید و همکارانش با مطالعه‌ی تغییرات بدخیمی که در سلول‌های موش های فاقد P38-آلفا نسبت به موش‌های گروه کنترل ایجاد شده بود به اهمیت مطالعه‌ی P38 -آلفا در سرکوب تومور پی بردند. کمبود P38-آلفا باعث افزایش تکثیرسلولی، مرگ سلولی از طریق آپوپتوز و افزایش تغییرات بدخیم در سلول می‌شوند. محققان مشاهده کردند که سطح ROS در سلول‌های فاقد P38-آلفا، نسبت به سلول‌های کنترل بسیار بالا است و علاوه بر این ، فعال شدن P38-آلفا در اثرROS در سلول‌های کنترل، آپوپتوز را تحریک می‌کند.در حالی که سلول‌های فاقد P38-آلفا به آپوپتوز ناشی از ROS مقاوم هستند. محققان یافته‌‌هایی به دست آوردند که از لحاظ بالینی بسیار اهمیت داشتند. آن‌ها با بررسی چند رده سلول سرطانی انسان مشاهده کردند که افزایش سطح ROS باپتانسیل تومورزایی در ارتباط هست. دانشمندان پیشنهاد می‌کنند که ممکن است سلول‌های سرطانی برای رهایی از سرکوب تومور، عملکرد P38-آلفا را از طریق کاهش حساسیت به استرس اکسیداتیو کم می‌کنند. در واقع بسیاری از سلول‌های تومور سبب افزایش بیان پروتیئن GST (پروتئین گلوتاتیون- اس- ترانسفراز) می‌شوند که این پروتیئن نیز مانع از فعال‌سازی P38-آلفا توسط ROs می‌گردد. بیان کاهش GST در سلول‌های سرطانی با افزایش فعالیت P38 -آلفا و آپوپتوز همراه است در حالی که افزایش بیان GST منجر به کاهش فعالیت P38 –آلفا، سطوح بالای ROS، و افزایش بدخیمی سلول‌های سرطانی می‌شود. روی هم رفته یافته‌ها نشان می‌دهد که P38-آلفا نقش مهمی در تنظیم منفی تشکیل تومور در پاسخ به انکوژن ناشی از ROS با تحریک آپوپتوز دارد و سلول‌های سرطانی ممکن است از این سیستم حفاظتی با جدا کردن ROS از P38-آلفا  فرار کنند! نتایج، مکانیسم‌های استفاده شده در مسیر‌های سرکوب تومور به وسیله‌ی سلول‌های سرطانی را نشان می‌دهد و پیشنهاد می‌کند که بازگرداندن فعالیت P38-آلفا ناشی از ROS برای مثال با هدف قرار دادن پروتیئن GST ممکن است یک راه درمانی بالقوه در سرکوب تومور باشد.

منبع :

Dolado et al.: “p38-alpha MAP kinase as a sensor of reactive oxygen species in tumorigenesis.” Publishing in Cancer Cell 11, 191-205, February 2007. DOI 10.1016/j.ccr.2006.12.013

 

نوشته شده در از

آنتی‌اکسیدان‌ها و هزار مسیر تاثیر بر سلول سرطانی

یک فرم جایگزین آنزیمی که در مسیر متابولیسم گلوکز دخیل است، سلول‌های سرطانی را از استرس‌اکسیداتیو محافظت می‌کند.

محققان با فعال کردن آنزیمی که در تجزیه گلوکز دخالت دارند، می‌توانند رشد سلول‌های سرطانی ریه را تسکین دهند و آسیب‌های تولید شده توسط گونه‌های فعال اکسیژن(ROS) تولید شده در متابولیسم طبیعی را کاهش دهند. این گونه‌های فعال اکسیژن می‌توانند باعث آسیب به سلول در غلظت‌های بالا شود. یافته‌های منتشر شده در Science Express می‌تواند در جهت تحت تاثیر قرار دادن درمان‌های سرطان مورد استفاده قرار گیرد و رشد تومور را به حداقل برساند.
Karen Vousden از مؤسسه تحقیقات سرطان گلاسکو، گفت: این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه تومورها به طور طبیعی با افزایش استرس اکسیداتیو روبرو می‌شوند و راه را برای تبدیل این مکانیسم علیه سرطان فراهم می‌کند.

دانشمندان مدت‌هاست دریافته‌اند که سلول‌های سرطانی تمایل دارند فرم دیگری از آنزیم پیرووات کیناز (PKM1) داشته باشند که بخشی از مسیر گلیکولیزی است و گلوکز را به پیروات و ATP می‌شکند. بر خلاف PKM1 که سطح فعالیت آن‌ها ثابت است، فعالیت PKM2 می‌تواند بالا یا پایین باشد و فرم جایگزینی آنزیم در کمک به رشد سلول‌های تومور نقش مهمی ایفا می‌کند.
دانشمندان هم‌چنین با این واقعیت که سلول‌های سرطانی می‌توانند از آسیب به اجزای سلولی اصلی که به طور ناگهانی در نتیجه سطوح بالای ROS پایدار می‌باشند، تحریک شوند، سلول‌های سرطانی ROS بیشتری تولید می‌کنند، اما به طریقی از عواقب معمولی اجتناب می‌کنند. کار قبلی نشان داد که مسیر PKM2 در این مسیر آسیب اکسیداتیو نقش مهمی ایفا می‌کند.
Anastasiou و همکارانش خطوط سلولی سرطان ریه را با عوامل اکسیدکننده افزایش دادند و سطوح ROS و PKM2 را افزایش دادند اما متوجه شدند که این سلول‌ها فعالیت PKM2 را کاهش داده‌اند. از سوی دیگر، هنگامی که عامل‌های کاهش دهنده را اضافه می‌کنند تا سطوح ROS را کاهش دهند و اکسیداسیون PKM2 را معکوس کنند، فعالیت آنزیمی افزایش می‌یابد و این نشان می‌دهد که PKM2 به عنوان سنسور برای ROS عمل می‌کند.

سپس محققان فرم جهش PKM2 را ایجاد کردند که همچون PKM1 هم‌چنان به عنوان سطح “ROS” عمل می‌کند. سلول‌های سرطانی با فرم جهش PKM2 باعث آسیب بیشتر نسبت به کنترل سرطان‌ها شدند، که نشان می‌دهد توانایی سلول سرطانی برای کاهش فعالیت PKM2 در پاسخ به میزان ROS بالا نقش کلیدی در حفظ سلول‌ها از آسیب دارد. هم‌چنین محققان دریافتند که کاهش فعالیت PKM2 موجب می‌شود که سلول‌های سرطانی با بازسازی گلوتاتیون، یک مولکول خنثی کننده ROS، زنده بمانند.
آزمایش به گونه‌ای طراحی شد که سلول‌هایی با جهش اکسیداتیو PKM2 طراحی شده و به موش‌ها تزریق کرده و رشد آن‌ها را بررسی کردند. سلول‌های با فرم جهش‌یافته، تومورهای کوچک‌تر از همتایان نوع وحشی داشتند.

یافته‌های این پژوهش نشان می‌دهد که محققان ممکن است یک روز بتوانند PKM2 را فعال کنند تا سلول‌های سرطانی بیشتر به درمان‌های سرکوب کننده مانند شیمی‌درمانی و رادیوتراپی آسیب پذیر باشند.
هم‌چنین پرسش مهم این است که آیا می‌توان از مکانیزم‌هایی استفاده کرد که بتواند PKM2 را فعال کند؟ اگر بتوان PKM2 را فعال کرد، آیا می‌توان به عنوان درمان اصلی بیماری سرطان کاربرد داشته باشد؟

منابع:

Alexander, B.M., Wang, X.Z., Niemierko, A., Weaver, D.T., Mak, R.H., Roof, K.S., Fidias, P., Wain, J. and Choi, N.C., 2012. DNA repair biomarkers predict response to neoadjuvant chemoradiotherapy in esophageal cancer. International Journal of Radiation Oncology* Biology* Physics, 83(1), pp.164-171.

Zhao, C., Tang, Z., Chung, A.C.K., Wang, H. and Cai, Z., 2019. Metabolic perturbation, proliferation and reactive oxygen species jointly contribute to cytotoxicity of human breast cancer cell induced by tetrabromo and tetrachloro bisphenol A. Ecotoxicology and environmental safety, 170, pp.495-501.

نوشته شده در از

ژنوم میتوکندری و هسته‌ای به طور متقابل یکدیگر را تنظیم می‌کنند

براساس مطالعه جدیدی که در مجله Cell Metabolism منتشر شده است ، انتقال اطلاعات ژنتیکی حیاتی در داخل سلول، مخابره یک طرفه نیست. میتوکندری ساختارهایی است که درون سلول‌ها بیشتر برای تبدیل مواد مغذی به انرژی قابل استفاده، شناخته می‌شود.

بیشتر مواد ژنتیکی در هسته ساکن هستند و DNA بزرگترین ماده سلول است که الگوهای رمزگذاری شده را ارسال می‌کند و اعمال انجام شده در سلول را مشخص می‌کند.

میتوکندری‌ها هم‌چنین حاوی DNA هستند ،که همه از مادر به ارث رسیده‌اند ، و همانطور که مطالعه جدید نشان می‌دهد ، میتوکندری‌ها فقط دستوراتی از هسته دریافت نمی‌کنند بلکه خود نیز دستوراتی جهت کنترل سلول صادر می‌کنند.

دکتر چنگان دیوید‌لی ، نویسنده ارشد ، از دانشگاه کالیفرنیای جنوبی لس آنجلس ، مرکز جامع سرطان می‌گوید: “میتوکندری‌ها DNA  خود را دارند که احتمالاً از باکتری‌های باستانی که مدت‌ها قبل به سلول‌های‌ ما پیوسته‌اند ، منشا گرفته است. ما نمی‌دانستیم که DNA میتوکندری، پیام‌هایی را برای کنترل هسته رمزگذاری می‌کند.”

این یک کشف اساسی است که دو ژنوم، سلول را به عنوان یک سیستم ژنتیکی همزمان تکامل می‌بخشد و ممکن است تأثیر ماندگار برای طیف گسترده‌ای از زمینه‌های علمی و پزشکی داشته باشد.

وی افزود: “دانستن چگونگی ارتباط DNA درون سلول و DNA میتوکندری سخت می‌شود و محققان بیشتری را به درک هماهنگی ژن‌های رمزگذاری شده در هر دو ژنوم و نقش آن‌ها در پیری و بیماری‌ها سوق می‌دهد. یافته‌های ما قابل توجه است زیرا پیری باعث تجزیه سلول‌ها می‌شود و منجر به بیماری‌هایی مانند سرطان و آلزایمر می‌گردد.”

دکتر لی و همكاران آن‌ها با همكاری سلول‌های انسانی كشف كردند كه وقتی سلول در معرض استرس است و برای مواد مغذی گرسنه است ، MOTS-c ، پروتئین كمی رمزگذاری شده در DNA میتوكندری ، برای كنترل ژن‌ها در هسته، فعال می‌شود و كنترل ژن‌ها را فعال می‌كند. از جمله پاسخ آنتی‌اکسیدانی که در شرایط استرس اکسیداتیو توسط ژن‌های میتوکندری فعال می‌شود.

محققان گفتند: “دانستن نحوه عملکرد سلول‌ها می‌تواند منجر به درک بیشتر بیماری‌های مرتبط با سن و شاید درمان‌های جدید مبتنی بر میتوکندری، بر این اساس پایه‌گذاری شود.”

داروهای تجویزی امروزه براساس طرح كدگذاری شده در ژنوم هسته‌ای طراحی شده‌اند.

محققان به دنبال پیچیدگی کامل شبکه سلولی نبوده‌اند. اگر مثلاً تنها با نیمی از ژنوم خود با سرطان مبارزه‌ کنیم ، این تنها نیمی از راه‌حل خواهد بود. اکنون می‌توانیم با تمام مؤلفه‌های ژنتیکی خود با این بیماری‌ها مبارزه کنیم.

منابع:

Kim, K.H., Son, J.M., Benayoun, B.A. and Lee, C., 2018. The mitochondrial-encoded peptide MOTS-c translocates to the nucleus to regulate nuclear gene expression in response to metabolic stress. Cell metabolism, 28(3), pp.516-524.

نوشته شده در از

حسگرهای زیستی می‌توانند تولید اکسیدان را در موجودات زنده تشخیص دهند

گمان می‌رود که کلسیفیکاسیون شریانی و بیماری عروق کرونر قلب ، بیماری‌های عصبی مانند پارکینسون و آلزایمر ، سرطان و حتی روند پیری به خودی خود تا حدی در اثر استرس اکسیداتیو ایجاد شده یا تسریع شوند. استرس اکسیداتیو در بافت‌ها هنگامی ایجاد می‌شود که مقدار بیشتری از گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) در سلول وجود داشته باشد. با این وجود ، تاکنون هیچ کس نتوانسته است به طور مستقیم تغییرات اکسیداتیو موجود در یک موجود زنده را مشاهده کند و مطمئناً چگونگی ارتباط آن‌ها با فرآیندهای بیماری مشخص نیست. فقط روش‌های نسبتاً نامشخص یا غیرمستقیمی برای تشخیص این‌که کدام فرآیندهای اکسیداتیو واقعاً در یک ارگانیسم اتفاق می‌افتند، وجود دارد.

برای اولین بار ، توبیاس دیک و همکارانش توانسته‌اند این روندها را در یک حیوان زنده مشاهده کنند. آن‌ها به طور مشترک با دکتر Aurelio ژن‌های مربوط به حسگرهای زیستی را در ماده ژنتیکی مگس‌های میوه معرفی کردند. این حسگرهای زیستی مخصوص اکسیدان‌های مختلف هستند و با انتشار سیگنال نوری وضعیت اکسیداتیو هر سلول را نشان می‌دهند. این نمایش در زمان واقعی ، در کل ارگانیسم و در کل طول زندگی نشان داده می‌شود.

محققان قبلاً دریافتند که در لاروهای مگس ، اکسیدان‌ها در سطوح بسیار متفاوت در انواع مختلف بافت تولید می‌شوند. بنابراین ، سلول‌های خونی نسبت به سلول‌های روده یا ماهیچه مقدار بیشتری دارند. علاوه بر این ، رفتار لاروها در تولید اکسیدان‌ها در بافت‌های فردی منعکس می‌شود: محققان توانستند تشخیص دهند که آیا لاروها با توجه به وضعیت اکسیداتیو بافت چربی چه طول عمری نشان می‌دهند..
تاکنون بسیاری از دانشمندان تصور می‌کردند که روند پیری با افزایش عمومی اکسیدان‌ها در بدن همراه است. با این حال ، این توسط مشاهدات انجام شده توسط محققان در کل طول عمر حیوانات بزرگسال تأیید نشده است. آنها شگفت زده شدند که تقریباً تنها افزایش وابسته به سن اکسیدان‌ها در روده مگس یافت شده است. علاوه بر این ، هنگام مقایسه مگس‌ها با طول عمر مختلف ، آنها دریافتند که تجمع اکسیدان‌ها در بافت روده حتی با طول عمر بیشتر تسریع می‌یابد. بنابراین این گروه هیچ مدرکی را برای تأیید این فرض که اغلب ابراز می‌شود محدوده عمر یک ارگانیسم با تولید اکسیدان‌های مضر است ، پیدا نکرد.

حتی اگر مطالعات جامع تا به امروز اثبات نشده است ، آنتی‌اکسیدان‌ها غالباً به عنوان محافظت در برابر استرس اکسیداتیو و در نتیجه ، تقویت کننده سلامت تبلیغ می‌شوند. دیک و همکارانش مگس‌های خود را با N-استیل سیستئین (NAC) تغذیه کردند ، ماده‌ای که به آن یک اثر آنتی‌اکسیدانی نسبت داده می‌شود و بعضی از دانشمندان آن را مناسب برای محافظت از بدن در برابر اکسیدان‌های احتمالاً خطرناک می‌دانند. جالب است که ، هیچ مدرکی مبنی بر کاهش اکسیدان در مگس‌های تغذیه شده با NAC یافت نشد. در مقابل ، محققان از اینكه تعجب كردند كه NAC مکان‌های تولید انرژی بافت‌های مختلف را به میزان قابل توجهی برای تولید اکسیدان ترغیب می‌کند ، شگفت زده شدند.
توبیاس دیک با بیان خلاصه یافته‌های خود گفت: “بسیاری از مواردی که ما در مگس‌ها با کمک بیوسنسورها مشاهده کردیم برای ما شگفت آور است. به نظر می‌رسد بسیاری از یافته‌های بدست آمده در سلول‌های جدا شده به سادگی نمی‌توانند به یک موجودات زنده منتقل شوند. وی می‌افزاید: “مثال NAC هم‌چنین نشان می‌دهد كه ما در حال حاضر قادر نیستیم از طریق فارماكولوژی شناسی بر فرآیندهای اکسیداتیو در یك ارگانیسم زنده تأثیر بگذاریم.” “البته ، ما به سادگی نمی‌توانیم این یافته‌ها را از حشرات به انسان منتقل کنیم. هدف بعدی ما استفاده از حسگرهای زیستی برای مشاهده فرآیندهای اکسیداتیو در پستانداران ، به ویژه در واکنش‌های التهابی و ایجاد تومورها است.”

 

منابع:

Swain, L., Nanadikar, M.S., Borowik, S., Zieseniss, A. and Katschinski, D.M., 2018. Transgenic organisms meet redox bioimaging: one step closer to physiology. Antioxidants & redox signaling, 29(6), pp.603-612.

Zhao, X., Peng, M., Liu, Y., Wang, C., Guan, L., Li, K. and Lin, Y., 2019. Fabrication of Cobalt Nanocomposites as Enzyme Mimetic with Excellent Electrocatalytic Activity for Superoxide Oxidation and Cellular Release Detection. ACS Sustainable Chemistry & Engineering.

نوشته شده در از

آنتی‌بیوتیک‌ها در سرطان چه عملی انجام می‌دهند؟

ترکیبی از آنتی‌بیوتیک‌ها مانع از حرکت سلول‌های سرطانی می‌شوند

متخصصان در انگلستان راهی پیدا کرده‌اند که سلول‌های بنیادی سرطانی را تغییر داده و سیستم تکثیر معیوب را در آن‌ها ایجاد می‌کنند. این سلول‌ها توانایی تکثیر ندارند چون انرژی تولید نمی‌کنند.

یک ترکیب سه گانه از ویتامین C و دو آنتی‌بیوتیک استاندارد – داکسی‌سایکلین و آزیترومایسین – برای کاهش رشد سلول‌های بنیادی بیش از 90٪ در آزمایش‌های آزمایشگاهی کافی بودند. دانشمندان گفتند که آنها از نتایج منتشر شده در ژورنال Aging متحیر شدند.

تصور می ‌شود سلول‌های بنیادی مانند سرطان عامل اصلی مقاومت شیمی درمانی بوده و منجر به نارسایی در درمان بیماران مبتلا به بیماری پیشرفته و عود تومور و متاستاز (رشد مجدد و ثانویه) می‌شود. تحقیقات تیم دانشگاه Salford در مورد انرژی سلول‌های بنیادی سرطانی – فرآیندی که به سلول‌ها امکان زندگی و پیشرفت را می‌دهند – متمرکز شده است تا متابولیسم آن‌ها را مختل کند.

لیسانتی با پروفسور فدریکا سوتیا آزمایشات مربوط به آنتی بیوتیک Doxycycline در سال 2018 را در مورد عود مجدد سرطان در بیماران بستری در بیمارستان انجام داد و منجر به کاهش 40 درصدی سلول‌های بنیادی سرطانی در بیماران شد و تقریباً 90 درصد پاسخ داد. پروفسور لیزانتی اظهار داشت: کاهش 40٪ به طور متوسط ​​دلگرم کننده اما ما به 60٪ دیگر علاقه‌مند بودیم‌، بنابراین ما به ترکیبات دارویی جدید علاقه‌مندیم تا بیشترین اثرات داکسی‌سایکلین را داشته باشیم.

“هنگامی که دیدیم داکسی‌سایکلین در هدف قراردادن میتوکندری در سلول‌های بنیادی مؤثر است ، این چالش برای یافتن ترکیبی حتی مؤثرتر بود که معتقدیم با آزیترومایسین پیدا کرده‌ایم.”

در آزمایش‌های آزمایشگاهی ، آن‌ها دریافتند که این دو آنتی‌بیوتیک می‌توانند برای هدف قرار دادن 13 پروتئین کلیدی میتوکندری مورد استفاده قرار بگیرند که باعث کاهش تأمین سوخت در سلول‌های بنیادی می‌شوند. هم‌چنین محققان دریافتند که ویتامین C ، به عنوان یک اکسیدان خفیف عمل می‌کند و اثرات آن را تقویت می‌کند. پروفسور Sotgia توضیح داد: “آنچه این ترکیب را انجام می‌دهد، سرعت بخشیدن به تولید میتوکندری جدید است اما در عین حال آن‌ها را از نظر عملکردی غیرفعال می‌کند. بنابراین میتوکندری جدید قادر به تولید ATP نخواهد بود.”

این تیم تأکید می‌کنند که ترکیب آن‌ها ارزان است ، و به راحتی و به دلیل این‌که دوزهای آنتی‌بیوتیک‌ها ناپدید می‌شوند (1میکرومولار) ، این روش از مشکل احتمالی مقاومت آنتی‌بیوتیکی جلوگیری می‌کند.

 

منابع:

Baden, L.R., Swaminathan, S., Angarone, M., Blouin, G., Camins, B.C., Casper, C., Cooper, B., Dubberke, E.R., Engemann, A.M., Freifeld, A.G. and Greene, J.N., 2016. Prevention and treatment of cancer-related infections, Version 2.2016, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology. Journal of the National Comprehensive Cancer Network, 14(7), pp.882-913.

Kuczma, M.P., Ding, Z.C., Li, T., Habtetsion, T., Chen, T., Hao, Z., Bryan, L., Singh, N., Kochenderfer, J.N. and Zhou, G., 2017. The impact of antibiotic usage on the efficacy of chemoimmunotherapy is contingent on the source of tumor-reactive T cells. Oncotarget, 8(67), p.111931.

نوشته شده در از

اسپرم‌ پس از ۹ ماه انجماد در فضا قدرت باروری دارد

اگر ناسا قصد ارسال انسان را به مریخ داشته باشد، احتمالا قبل از همه چیز باید نسبت به تست بافت‌های موجودات زنده در این مسیر اقدام کند. ذخیره متنوعی از اسپرم اسنان می‌تواند سلامت یک کلونی انسان را تضمین کند. این کلونی در جهت تشکیل جامعه انسانی سالم رشد خواهد کرد. اما هیچ‌کس نمی‌داند که سلول‌های تولیدمثلی می‌تواند در مقابل تشعشعات حطرناک فضایی سالم بماند. مطالعه جدیدی نشان داده است که اسپرم موش که بیش از ۹ ماه در ایستگاه بین‌المللی فضایی ISS نگهداری شده است، می‌تواند نوزادهای سالم و زایا تولید کند. سطوح تشعشعات در این ایستگاه بیش از ۱۰۰ برابر این مقادیر بر روی زمین است.

در این مطالعه که در سال ۲۰۱۳ توسط تروهیکو واکایاما، زیست‌شناس دانشگاه یاماناشی ژاپن رهبری شده، اسپرم منجمد ۱۲ موش به ایستگاه بین‌المللی فضایی فرستاده شد. فضانوردان نمونه‌ها را در فریزر ۹۵-  قرار داده و به مدت ۲۸۸ روز در آن‌جا نگهداری شدند. بر روی زمین نیز اسپرم گرفته شده از همان موش‌ها در دما و زمان یکسان نگهداری شد.

هنگامی که نمونه‌های فضایی به زمین باز گشتند، واکایاما و همکاران به مطالعه اثرات صدمه احتمالی به DNA در اثر تشعشعات پرداختند. همانطور که انتظار می‌رفت اسپرم‌های ISS نسبت به اسپرم‌های زمینی قطعات DNA بیشتری داشتند. این صدمات DNA که به‌صورت عادی در اسپرم‌های منجمد غیرقابل ترمیم است، عامل کاهش باروری محسوب می‌شود. اما وقتی محققین اسپرم‌های نگهداری شده در فضا را به تخمک‌های تازه گرفته شده تزریق کردند و سپس آن‌ها را به مادرهای جایگزین انتقال دادند با یک اتفاق غیرمنتظره مواجه شدند. تقریبا ۳ هفته بعد، مادرهای جایگزین ۷۳ نوزاد به‌دنیا آوردند. این تعداد نوزاد تقریبا به اندازه نرمال آن بر روی زمین است. نتایج این تحقیق در مجله Proceedings of the National Academy of Sciences منتشر شده است. واکایاما عنوان کرده است که این تحقیق برای اولین بار است که بر روی یک پستاندار انجام می‌شود.

نتاج (نوزادان) نر حاصل از این آزمایش اسپرمی همگی سالم و بارور بودند و بین نوزادان فضایی و برادران کنترل آن‌ها هیچ تفاوت ژنتیکی واضحی دیده نشد. واکایاما و همکاران عنوان کرده‌اند که صدمه DNA پس از لقاح ترمیم شده و تاثیری در نتاج نداشته است.

این خبر برای نوزادان فضایی و نیز برای انسان‌های فضانوردی که پس از مدتی زندگی در فضا، تصمیم می‌گیرند صاحب فرزند شوند، خوب است. اما تیم انجام دهنده این تحقیق عنوان می‌کند که هنوز برای تعمیم این نتایج به انسان زود است. محققین می‌بایست اسپرم حاصل از سایر پستانداران را نیز برای مدت طولانی‌تر در فضا مورد بررسی قرار دهند. همچنین به‌نظر می‌رسد می‌بایست در سایر نقاط فضا نیز این آزمایش تکرار شود، چرا که بیشتر تشعشات خطرناک فضایی خارج از حفاظ ژئومغناطیسی زمین قرار دارند که با مدار چرخش ایستگاه بین‌المللی فضایی فاصله دارد.

 

منبع:

Wakayama S, Kamada Y, Yamanaka K, Kohda T, Suzuki H, Shimazu T, Tada MN, Osada I, Nagamatsu A, Kamimura S, Nagatomo H. Healthy offspring from freeze-dried mouse spermatozoa held on the International Space Station for 9 months. Proceedings of the National Academy of Sciences. 2017 Jun 6;114(23):5988-93.

نوشته شده در از

رادیکال‌های آزاد مفیدند!

مطالعه جدیدی انجام شده که سوالات جالبی در مورد یکی از نظریه‌های پیری (افزایش تولید رادیکال‌های آزاد) مطرح می‌کند.

این مطالعه نشان داده است که حداقل برای کرم‌ها، رادیکال‌های آزاد مضر نیستند. در کرم C.elegans که از باکتری‌ها برای تغذیه استفاده می‌کند، تغییرات ژنتیکی در جهت افزایش سطوح رادیکال‌های آزاد عمل می‌کنند و نه‌تنها تحدیدی برای زندگی این کرم محسوب نمی‌شود بلکه باعث افزایش طول عمر این جاندار است. ویتامین C به عنوان یک آنتی‌اکسیدانت باعث ایجاد آسیب در کرم شده و سم پاراکوات -که اثرات خود را به‌واسطه افزایش رادیکال‌های آزاد اعمال می‌کند باعث رشد بهتر این کرم می‌شود. این کرم در حضور پاراکوات بیشتر عمر می‌کند و این مساله تا حدی جدی شده است که در کشورهای عضو اتحادیه اروپا استفاده از این سم ممنوع شده است.

رادیکال‌های آزاد مولکول‌هایی هستند که در بدن انسان طی فرآوری اکسیژن تولید می‌شوند. بسیاری از پستانداران برای ادامه حیات اکسیژن مصرف می‌کنند و به عنوان یک فرآورده فرعی رادیکال‌های آزاد تولید می‌کنند که ممکن است برای سلول‌ها مضر باشد. به این فرآیند استرس اکسیداتیو گفته می‌شود، که فرآیندی تجزیه‌کننده در سلول است. این‌ها همه دلایلی برای تبدیل عبارت «استرس اکسیداتیو» به یک زنگ خطر در پزشکی و طب مکمل شده است.

یکی از تئوری‌های معروف پیری عنوان می‌کند که در طی پیشرفت عمر، تولید رادیکال‌های آزاد افزایش می‌یابد که در نتیجه باعث افزایش صدمات سلولی می‌شود که در یک چرخه‌ی معیوب دوباره خود باعث افزایش رادیکال‌های آزاد می‌شود. مصرف آنتی‌اکسیدانت‌های تغذیه‌ای می‌تواند به معکوس کردن این چرخه کمک کند.

دکتر سیگفراید هِکیمی، پژوهشگر بخش زیست‌شناسی دانشگاه مک‌گیل می‌گوید: این یافته‌ها فهم ما از نقش رادیکال‌های آزاد در پیری را به چالش می‌کشد. این تئوری بسیار ساده و منطقی است، اما یافته‌های ما نشان می‌دهد که چارچوب متفاوتی در خصوص ارتباط استرس اکسیداتیو و پیری وجود دارد. مطالعات بیشتری برای درک این چارچوب مورد نیاز است. رادیکال‌های آزاد قطعا در این فرآیند دخیل هستند اما ممکن است این دخالت در مسیری متفاوت از آنچه همه متصور هستند اتفاق می‌افتد.

 

یادداشت: ممکن است پدیده Hormesis یا انطباق که قبلا راجع به آن مطلبی نوشته‌ایم در این فرآیند تاثیر داشته باشد.

 

منبع:

 

Van Raamsdonk JM, Hekimi S (2009) Deletion of the Mitochondrial Superoxide Dismutase sod-2 Extends Lifespan in Caenorhabditis elegans. PLoS Genet 5(2): e1000361. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1000361

نوشته شده در از

محققان روند جدید انتقال سلولی و جداسازی را کشف کردند

فرآیند انتقال و جداسازی یک فرآیند اساسی در تبدیل انرژی است که امکان زندگی را بر روی کره زمین فراهم می‌کند. علاوه بر سلول‌های خورشیدی و فوتوکاتالیست‌ها، این فرآیند در عمل فتوسنتز نیز یافت می‌شود، زیرا که تولید انرژی را با جذب نور و سپس انتقال و تبدیل آن به انرژی شیمیایی امکان‌پذیر می‌سازد. با این حال، درک عمیق‌تر از انتقال و جداسازی در سطح مولکولی، یک چالش اساسی باقی مانده است، زیرا سرعت فرآیند انتقال شارژ ناشی از جذب نور بسیار سریع است و جداسازی بیش از چند فمتوثانیه طول نمی‌کشد.
یک تیم بین المللی محققان از دانشگاه تکنولوژی و طراحی سنگاپور (SUTD)، دانشگاه علم و صنعت Pohang و دانشگاه واندربیلت، با استفاده از فلورسنس در سیستم‌های مدل و بررسی تغییرات خروجی فلورسنت، شدت، طول عمر و طول موج و یک فرآیند انتقال و جداسازی شارژ جدید به نام شارژ اتم مولکولی پیچ‌خورده (TICS) کشف کردند. در مولکول‌های TICS، قطعات دهنده و گیرنده به صورت پویا پس از جذب نور و تغییر ساختاری، تغییر شکل داده و بنابراین پدیده شارژ را نشان می‌دهند.

فرایند TICS یک تغییر مکان دوطرفه و منحصر به فرد است که آن‌را از فرآیند مشابه انتقال یک جهته به نام انتقال TICT داخل مایع جدا می‌کند. در حالیکه TICT توسعه بسیاری از مواد و دستگاه‌های کاربردی مانند فلوئوروفورهای درخشان و فتوشاپی، خنک‌کننده‌های تیره، سنسورهای ویسکوزیته و سنسورهای قطبی را تسهیل کرده است، TICS راه جدیدی برای شیمیدانان برای ساخت پروب‌های فلورسنت منحصر به فرد و مفید در طیف گسترده‌ای از خانواده‌های شیمیایی فلوروفورها ارائه نموده است.

به عنوان مثال، پروب‌های فلورسنت TICS می‌تواند برای تشخیص گلوتاتیون، آنتی‌اکسیدان موجود در سلول گیاهان و حیوانات ( گلوتاتیون در حذف بسیاری از مواد شیمیایی سمی در سلول‌های بیولوژیک وجود دارد) مورد استفاده قرار گیرد. به طور مشابه، نوع دیگری از پروب مبتنی بر TICS به طور خاص ساخته شده که قادر به تشخیصphosgene، گاز بی رنگ و بسیار سمی است که در جنگ جهانی اول به عنوان یک عامل سلاح شیمیایی مورد استفاده قرار گرفت و می‌تواند به طور بالقوه در حملات تروریستی مورد استفاده قرار گیرد.
تحقیق در این زمینه اغلب بر اساس آزمون و خطا است. هم‌چنین محققان مطمئن شدند که طراحی این پروسه، یک عامل کلیدی در تحقیق محسوب می‌شود. در این تحقیق ابتدا داده‌های بزرگ و الگوی بین ساختار مولکولی و خواص فلورسنت بررسی می‌شوند. پس از درک این فرآیند TICS، طراحی پروب جهت پیشبرد این پروسه صورت می‌گیرد.

 

منابع:

Chi, W., Qiao, Q., Lee, R., Liu, W., Teo, Y.S., Gu, D., Lang, M.J., Chang, Y.T., Xu, Z. and Liu, X., 2019. Photoexcitation Induced Twisted Intramolecular Charge Shuttle (TICS). Angewandte Chemie.

Li, Y., Liu, T., Liu, H., Tian, M.Z. and Li, Y., 2014. Self-assembly of intramolecular charge-transfer compounds into functional molecular systems. Accounts of chemical research, 47(4), pp.1186-1198.