دسته: بیوشیمی

مسدود کردن مسیر سیگنالینگ نورون، درمان جدید نوروپاتی محیطی

محققان در دانشکده پزشکیCalifornia San Diego با همکاری موسسه ملی دیابت و بیماریهای گوارشی و کلیوی، دانشگاه مانیتوبا و مرکز تحقیقات Albrechtsen بیمارستان سنت Boniface در کانادا، مسیر سیگنالینگ مولکولی را شناسایی کرده‌اند که هنگام مسدود شدن، رشد نورون حساس را افزایش می‌دهد و نوروپاتی محیطی را در مدل‌های سلولی، جوندگان مبتلا به دیابت نوع 1 و 2 و نوروپاتی ناشی از شیمی‌درمانی و HIV از بین می‌برد.
نوروپاتی محیطی (PR) وضعیتی است که از آسیب به سیستم عصبی محیطی ایجاد می‌شود و علایم بی‌حسی، سوزن شدن، ضعف عضلانی تا درد شدید، فلج و اختلال حرکتی را بروز می‌دهد. سیستم عصبی محیطی، شبکه ارتباطی گسترده‌ای است که اطلاعات بین سیستم عصبی مرکزی (مغز و نخاع) و سایر اندام های بدن را برقرار می‌کند. حدود 20 میلیون آمریکایی دارای نوعی از PR هستند که می‌تواند نشانه بسیاری از بیماری‌ها، از جمله دیابت، HIV و یا یک اثر جانبی از انواع شیمی درمانی باشد.
نیگل کالکات، دکترا، استاد آسیب شناسی در دانشکده پزشکی دانشگاه سن دیگو، گفت: “نوروپاتی محیطی، علت اصلی و به طور عمده درمان نشده رنج انسان است.

تحقیقات اخیر برخی از فرآیندهای اساسی درگیر در رشد عصب محیطی سالم و بازسازی آن را بیان می‌کند. از جمله میتوکندری، اندام¬های سلولی تولیدکننده مولکول انتقال انرژی آدنوزین تری فسفات (ATP) که نقش حیاتی در بازسازی عصب پس از آسیب دارند.
محققان به دنبال مولکول‌های کلیدی و مکانیسم‌های مورد استفاده در رشد و بازسازی عصب بوده و به طور خاص اشاره کرده‌اند که رشد عصبی با فعال شدن گیرنده‌های muscarinic acetylcholine محدود می‌شود. Acetylocholine انتقال دهنده عصبی است كه معمولا با فعال شدن سلول ارتباط دارد.

با شناسایی این مسیر سیگنالینگ، دانشمندان معتقدند اکنون می‌توان از داروهای acetylocholine به عنوان درمان جدید برای نوروپاتی محیطی استفاده کرد. مشخصات ایمنی داروهای anti-muscarinic با بیش از 20 سال بررسی بالینی، به خوبی مشخص شده است و درمان‌های آنتاگونیست anti-muscarinic بسیار سریع می‌تواند به مرحله آزمایش‌های بالینی برسد.

 

منبع:

Calcutt, N.A., Smith, D.R., Frizzi, K., Sabbir, M.G., Chowdhury, S.K.R., Mixcoatl-Zecuatl, T., Saleh, A., Muttalib, N., Van der Ploeg, R., Ochoa, J. and Gopaul, A., 2017. Selective antagonism of muscarinic receptors is neuroprotective in peripheral neuropathy. The Journal of clinical investigation, 127(2), p.608.

بیماری مزمن کلیوی (Chronic Kidney Disease(CKD؛ یکی از شایع‌ترین بیماری‌های امروزی است. CKD یک سندرم چند علامتی است که در نتیجه کاهش دائمی تعداد نفرون‌های فعال (یا آسیب دائمی آنها) ناشی از فرآیندهای پاتولوژیک در پارانشیم کلیه اتفاق می‌افتد. این مشکل به ویژه در کودکان بسیار مهم است ، زیرا CKD مدت زمان طولانی هیچ علائم بالینی را نشان نمی‌دهد. بنابراین، این بیماری اغلب فقط در مراحل شدید تشخیص داده می‌شود که نیاز به درمان جایگزینی کلیوی دارد. بنابراین تعجب‌آور نیست که CKD گاهی اوقات به‌ عنوان یک چالش برای کودکان در قرن بیست‌ویکم توصیف می‌شود. شایع‌ترین علل بیماری مزمن کلیه در کودکان نقص ادراری (حدود 30٪) ، گلومرولوپاتی (حدود 25 تا 30٪) ، نفروپاتی مادرزادی (حدود 20٪) و دیسپلازی کلیه (حدود 10٪) است. با توجه به افزایش مداوم تعداد كودكان مبتلا به CKD (از جمله بیماران دیالیزی) و هزینه‌های بالای اقتصادی آن ، آزمایش‌های غربالگری جدید به شدت انجام می‌شود تا تشخیص آزمایشگاهی زودرس و غیرتهاجمی این بیماری در كودكان انجام شود. یک جایگزین جالب برای خون، که معمولاً در تشخیص استفاده می شود ، بزاق است – بیرون زدگی غدد بزرگ بزاقی (پاروتید ، زیر مندیبول و زیر زبانی) و همچنین تعداد زیادی غده کوچکتر که در مخاط دهان قرار دارند. CKD باعث اختلال در سیستم‌های آنتی‌اکسیدانی آنزیمی و غیر آنزیمی و همچنین افزایش آسیب اکسیداتیو پروتئین‌های بزاق و چربی‌ها می‌شود. پارامترهای بزاق هموستاز ردوکس ممکن است نشانگرهای زیستی تشخیصی بیماری مزمن کلیه در کودکان باشد.

تأثیر قابل توجهی از استرس اکسیداتیو در پاتوژنز بیماری‌های مزمن کلیه به طور فزاینده‌ای مورد تأکید قرارگرفته‌است. استرس اکسیداتیو هم با افزایش تولید گونه‌های اکسیژن فعال (ROS) و هم به دلیل اختلال در مکانیسم‌های دفاعی آنتی‌اکسیدانی ایجاد می‌شود.  فعال شدن سیستم رنین-آنژیوتانسین-آلدوسترون در بیماران مبتلا به CKD باعث اختلال در تولید اکسید نیتریک (NO) شده و فعالیت اکسیداز (NADPH ) را تحریک می‌کند، که باعث تشکیل رادیکال‌های آزاد می‌شود و ممکن است مسئول فیبروز کلیوی پیشرونده باشد.

مواد شیمیایی موجود در بزاق را می توان به دو گروه تقسیم کرد: ترکیباتی که بطور انحصاری در غدد بزاقی تولید می‌شوند و آنهایی که از پلاسما به بزاق منتقل می‌شوند. گروه دوم برای تشخیص آزمایشگاهی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا اجزای بیشماری بزاق نشان‌دهنده غلظت آنها در سرم است. از مزایای استفاده از بزاق در تشخیص آزمایشگاهی همچنین می توان به هزینه کم، سهولت و غیر تهاجمی بودن جمع‌آوری نمونه و همچنین ماندگاری نسبتاً طولانی بزاق در مقایسه با خون اشاره کرد. بنابراین، بزاق برای تشخیص سرطان و همچنین بیماریهای قلبی عروقی، خود ایمنی، عفونی و متابولیک و در نظارت بر غلظت داروها و یا مسمومیت‌ها استفاده می‌شود.

در کودکان مبتلا به CKD تشدید مکانیسم های بزاق محافظت از آنتی‌اکسیدان‌ها (↑ Px ، ↑ SOD ، ↑ GR ، ↑ UA ، ↑ آلبومین) نشان می‌دهد واکنش تطبیقی ​​بدن به افزایش تولید ROS, TOS منجر می‌شود. لازم به ذکر است که فعالیت آنتی اکسیدانی کل جزء ساده آنتی اکسیدان‌های فردی نیست. ارزیابی کامل وضعیت آنتی اکسیدان/ اکسیدان اطلاعات بیشتری را در اختیار قرار می‌دهد زیرا شامل تعامل بین آنتی اکسیدان‌ها و نتیجه فعالیت سیستم بیولوژیکی با هدف خنثی سازی رادیکال‌های آزاد است. بنابراین، با وجود کاهش قابل توجه غلظت GSH، تعادل ردوکس در بزاق به نفع فرآیندهای آنتی اکسیدانی (↑ TAC ، ↑ FRAP) جابجا می‌شود. با این حال، آسیب اکسیداتیو به پروتئین ها (AGE ، AOPP) و چربی ها (MDA) در این شرایط رخ می‌دهد، که نشان می‌دهد بدن نمی‌تواند به طور کامل از آسیب اکسیداتیو جلوگیری کند.

منابع:

Peluso, I. and Raguzzini, A., 2016. Salivary and urinary total antioxidant capacity as biomarkers of oxidative stress in humans. Pathology research international, 2016

Maciejczyk, M., Szulimowska, J., Skutnik, A., Taranta-Janusz, K., Wasilewska, A., Wiśniewska, N. and Zalewska, A., 2018. Salivary biomarkers of oxidative stress in children with chronic kidney disease. Journal of clinical medicine, 7(8), p.209.

محققان گزارش می‌دهند که سطح بالاتر استرس اکسیداتیو در مردان منجر به پایین آمدن یک کوفاکتور مورد نیاز برای ایجاد رقیق‌کننده قوی نیتریک‌اکساید رگ‌های خونی می‌شود.

دکتر جنیفر سی سالیوان، از دانشگاه آگوستا به همراه همکاران به این نتیجه رسیدند که سطح بالاتر نیتریک‌اکساید با ایجاد گشادشدن رگ‌های خونی و افزایش دفع سدیم کلیه‌ها به کاهش فشار خون کمک می‌کند و باعث کاهش حجم آن در رگ‌های خونی می‌شود. دکتر جنیفر سی سالیوان، فارماکولوژیست و فیزیولوژیست در بخش فیزیولوژی کالج پزشکی جورجیا در دانشگاه آگوستا، که در حال بررسی تفاوت‌های جنسیتی در فشار خون بالا است چنین گفت: “ما دریافتیم که استرس اکسیداتیو تفاوت زیادی در سطح BH ایجاد می کند.”

استرس اکسیداتیو که ناشی از مقادیر بالای فرآورده‌های جانبی طبیعی استفاده از اکسیژن است، اما به معنای کاهش فشار خون است، در فشار خون بالا نقش دارد و حداقل قبل از یائسگی، خانم‌ها نسبت به آن حساسیت کمتری دارند، احتمالاً به دلیل اثرات محافظتی استروژن در تلاش برای فهمیدن اینکه چرا زنان حتی در مواجهه با فشار خون بالا، نیتریک‌اکساید بیشتری دارند، دانشمندان سطح موش‌های صحرایی خون را در قسمت داخلی کلیه در موشهای صحرایی نر و ماده به طور خودبخود فشار خون اندازه‌گیری کردند.

سالیوان می‌گوید: “ما دریافتیم که میزان فشار خون در زنان فشار خون بالاتر از مردان دارای فشار خون بالا است.” زنان نیز دارای نیتریک‌اکساید بیشتر و فشار خون پایین – اما هنوز هم زیاد- بودند، و مردان دارای استرس اکسیداتیو بیشتری بودند.

آنها قبلاً نشان داده بودند كه موشهای صحرايی جوان، در قسمت داخلی کلیه نسبت به همتایان خود فشار خون بالاتر، و فعالیت نیتریک‌اکساید را در بخش داخلی کلیه به طور معنی داری نشان می دهند، و این اختلاف در بلوغ موش ها است.

دانشمندان دریافتند که افزایش سطح استرس اکسیداتیو در مردان به معنای فشار خون پایین تر و در نهایت نیتریک‌اکساید کمتر در مقایسه با زنان است. همچنین کاهش استرس اکسیداتیو باعث افزایش سطح BH ، و نیتریک‌اکساید می‌شود.

بدون BH ، سنتاز نیتریک‌اکساید “غیرقابل استفاده” می‌شود و در عوض سوپر اکسید تولید می‌کند، که تولید نیتریک‌اکساید را کاهش می‌دهد و با نیتریک‌اکساید موجود برای شکل گیری پراکسی‌نیتریت‌اکساید تعامل دارد که به نوبه خود، BH موجود را هدف قرار می دهد، واضح است که کوفاکتور به راحتی توسط استرس اکسیداتیو تغییر می‌کند تا همتای ناسالم آن BH شود.

BH بدون نسخه به طور گسترده ای در دسترس است و تأثیر آن در تعدادی از کارآزمایی های بالینی از جمله یک مطالعه حاضر در دانشگاه نبراسکا ، اوماها بررسی شده است و به بررسی تأثیر آن بر جریان خون و ظرفیت ورزش در بیماران مبتلا به بیماری شریان محیطی می پردازد.

همکاران تحقیق دکتر دیوید جی هریسون ، مدیر بخش داروسازی بالینی در مرکز پزشکی دانشگاه وندربیلت ، و دکتر وی چن ، معاون پژوهشی این بخش ، سطح BH در کلیه های موش را اندازه گیری کردند. این تحقیق توسط انستیتوی ملی بهداشت و انجمن قلب آمریکا حمایت شده است.

منابع:

Kattoor, A.J., Pothineni, N.V.K., Palagiri, D. and Mehta, J.L., 2017. Oxidative stress in atherosclerosis. Current atherosclerosis reports, 19(11), p.42.

Sinha, N. and Kumar Dabla, P., 2015. Oxidative stress and antioxidants in hypertension–a current review. Current hypertension reviews, 11(2), pp.132-142.

 

رادیکال‌های آزاد اتم‌ها یا مولکول‌هایی با الکترون آزاد هستند که بسیار ناپایدار و واکنش پذیر می‌باشند. این ذرات با مولکول‌های دیگر در بدن واکنش داده و باعث تغییر ساختار مولکولی می‌گردند. این مولکول‌ها تبدیل به رادیکال‌های آزاد شده که یک واکنش زنجیره‌ای را ایجاد می‌کنند که میلیون‌ها مولکول را در یک نانوثانیه تحت تاثیر قرار می‌دهند. رادیکال‌های آزاد با عنوان گونه‌‌فعال‌اکسیژن بیان‌شده (ROS)، بنابراین استرس رادیکال آزاد به عنوان استرس اکسیداتیو شناخته می‌شود. علل بسیاری جهت بروز استرس‌ اکسیداتیو وجود دارد که به عنوان مکانیسم اصلی در بیماری‌های مزمن و پیری شناخته می‌شود.

آنتی‌اکسیدان‌ها
آنتی‌اکسیدان‌ها مکانیسم دفاعی بدن علیه رادیکال‌های آزاد هستند که این ذرات آسیب پذیر را خنثی می‌کنند. برخی از رادیکال‌های آزاد به عنوان بخش مهمی از فرایندهای بدن تولید می‌شوند، اما نباید تولید رادیکال‌های آزاد از ظرفیت بدن در خنثی‌سازی آن فراتر رود.
آنتی‌اکسیدان‌های داخلی بدن عبارتند از: گلوتاتیون، کوآنزیم Q10، سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسید

عوامل بیرونی ایجاد رادیکال‌های آزاد عبارتند از:
• نگهدارنده‌ها و مواد شیمیایی در غذاها
• آفت‌کش‌ها در غذاهای غیر آلی
• داروهای تجویزی
• آلودگی و تابش و آفتاب سوختگی
• فلزات سنگین مانند جیوه، آلومینیوم و سرب
• الکل و سیگار
• ترانس و چربی‌های هیدروژنه شده

عوامل درونی ایجاد رادیکال‌های آزاد عبارتند از:
سیستم ایمنی بدن رادیکال‌های آزاد را در جهت از بین بردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و قارچ‌ها تولید می‌کند. اگر سیستم ایمنی بدن بیش از حد فعال باشد (در موارد التهاب مزمن)، بار اضافی از استرس اکسیداتیو در بدن ایجاد می‌شود. در شرایط خاصی که عملکرد سیستم ایمنی بدن کاهش می‌یابد، عفونت های مزمن و بیماری مزمن متنوعی در بدن ایجاد می‌شود.
بدن به طور طبیعی رادیکال‌های آزاد را به عنوان یک محصول جانبی از تولید انرژی سلولی و سم‌زدایی از کبد تولید می‌کند. استرس به طور قابل توجهی باعث افزایش بار رادیکال آزاد در بدن می‌شود. همانطور که استرس موجب ترشح هورمون‌ها می‌شود، بدن آمادگی لازم جهت مبارزه و پاسخ ایمنی را به دست می‌آورد که باعث ایجاد تغییرات زیست شیمیایی و افزایش استرس اکسیداتیو در بدن می‌گردد.

 

منابع:

Halliwell, B. and Gutteridge, J.M., 1990. [1] Role of free radicals and catalytic metal ions in human disease: an overview. Methods in enzymology, 186, pp.1-85.

Halliwell, B., 1994. Free radicals, antioxidants, and human disease: curiosity, cause, or consequence?. The lancet, 344(8924), pp.721-724.

Valko, M., Leibfritz, D., Moncol, J., Cronin, M.T., Mazur, M. and Telser, J., 2007. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease. The international journal of biochemistry & cell biology, 39(1), pp.44-84.

محققان نشان داده‌اند که چگونه میکروارگانیسم‌ها خود را در برابر رادیکال‌های آزاد محافظت می‌کنند.

مطالعات مختلف بی‌شماری وجود دارد که در آن، میکروارگانیسم‌ها در معرض مولکول‌های بسیار واکنشی شناخته شده به عنوان رادیکال‌های آزاد قرار دارند. این مولکول‌ها قادر به آسیب رساندن به اجزای مهم سلول هستند و ممکن است در طول متابولیسم سلول طبیعی یا در پاسخ به عوامل محیطی تولید شوند. رادیکال‌های آزاد نقش مهمی در اثربخشی آنتی بیوتیک ، ایجاد بیماری‌ها و عملکرد طبیعی سیستم ایمنی بدن انسان دارند. تیمی از محققان در  برلین مکانیسم قبلاً ناشناخته را کشف کرده است که میکروارگانیسم‌ها را قادر می‌سازد از خود در برابر رادیکال‌های آزاد محافظت کنند. یافته‌های آن‌ها ممکن است به بهبود اثربخشی مواد ضدمیکروبی کمک کند. نتایج حاصل از این تحقیق در Nature منتشر شده است.

اصطلاح رادیکال‌های آزاد اکسیژن به مولکول‌های اکسیژن بسیار واکنش پذیر اشاره دارد که قادرند به طیف وسیعی از ساختارهای سلولی مهم مانند پروتئین ، DNA  و غشای سلولی آسیب برساند. برخی از سلول‌های سیستم ایمنی بدن رادیکال‌های آزاد را به عنوان بخشی از مبارزه با میکروارگانیسم‌های مهاجم تولید می‌کنند. فرآیندهای متابولیک هم‌چنین در هنگام تماس سلول‌های میکروبی با آنتی بیوتیک‌ها منجر به تولید رادیکال‌های آزاد می‌شوند. این یک عامل مهم در فعالیت آن‌هاست. میکروارگانیسم‌ها مکانیسم‌های مختلفی را برای رهگیری و خنثی کردن این مولکول‌های بسیار واکنش پذیر ایجاد کرده اند تا بتوانند حمله سیستم ایمنی را خنثی کنند. یک تیم بین المللی از محققان به سرپرستی پروفسور دکتر مارکوس رالسر ، مدیر موسسه بیوشیمی شیمیایی Charité ، اکنون توانسته است نشان دهد که میکروارگانیسم‌ها همچنین یک استراتژی دفاعی دیگر را نیز در اختیار دارند. در مقایسه با سازوکارهای قبلاً مستند ، این استراتژی می‌تواند بسیار مؤثر باشد.

محققان، تحقیقات خود را با استفاده از مخمر نانوائی به عنوان ارگانیسم مدل شروع کردند و مشاهده کردند که سلول‌های مخمر مقادیر زیادی لیزین ، یک مونومر را که در تولید پروتئین‌های مخمر مورد استفاده قرار می‌گیرد ، جمع می‌کنند. پس از جذب محیط ، لیزین در سطوح 70 تا 100 برابر بیشتر از مقدار لازم برای رشد طبیعی ذخیره می‌شود. محققان با استفاده از مدل‌سازی ریاضی و تجزیه و تحلیل ژنتیکی برای تعیین هدف این “برداشت لیزین” ، دریافتند که سلول‌های مخمر از لیزین تجمع یافته برای تغییر متابولیسم خود استفاده می‌کنند. یکی از پیامدهای این تنظیم مجدد ، تولید مقادیر خارق العاده گلوتاتیون ، یکی از مهم‌ترین مولکولهای اصلاح رادیکال موجود در موجودات زنده بود. پس از برداشت لیزین ، سلول‌های مخمر مقاومت قابل توجهی در برابر رادیکال‌های آزاد افزایش داده‌اند. این امر به آن‌ها امکان می‌دهد مقادیر رادیکال‌های آزاد را که معمولاً منجر به مرگ سلولی می‌شوند ، تجزیه کنند. محققان نشان دادند كه این مکانیسم مقاومت، نه تنها توسط انواع مختلفی از مخمرها بلكه توسط باكتری‌ها نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مطالعات محققان نشان می‌دهد که میکروارگانیسم‌ها نه تنها برای فعال کردن رشد ، بلکه به عنوان یک اقدام احتیاطی ، مواد مغذی را از محیط اطراف خود جذب می‌کنند ، اما در برابر حمله احتمالی رادیکال‌های آزاد آماده می‌شوند. این دانش می‌تواند در آینده مفید باشد. اگر موفق شدیم این مکانیسم مقاومت را مختل کنیم ، می‌توانیم به طور بالقوه اثربخشی مواد ضدمیکروبی را بهبود بخشیم. این گروه تحقیق با استفاده از این هدف کار خود را ادامه می دهند. ما هم‌چنین مکانیسم‌های مقاومت ناشناخته دیگر را جستجو خواهیم کرد. از این گذشته ، درک فرایندهای بنیادی سلولی پیش شرط لازم برای تولید مواد ضد میکروبی است.

 

منابع:

Olin-Sandoval, V., Yu, J.S.L., Miller-Fleming, L., Alam, M.T., Kamrad, S., Correia-Melo, C., Haas, R., Segal, J., Navarro, D.A.P., Herrera-Dominguez, L. and Méndez-Lucio, O., 2019. Lysine harvesting is an antioxidant strategy and triggers underground polyamine metabolism. Nature, p.1.