دسته: پزشکی

به هنگام تقسیم سلولی، سلول ها اطلاعات ژنتیکی خود را در کروموزوم های فشرده ذخیره میکنند. انتهاهای کروموزوم های ما دارای ساختار خاصی بنام تلومرها می باشند. رونوشت برداری تلومر مستلزم مکانیسم ویژه ای می باشد که درارگانیسم های بالغ تعداد اندکی از سلول ها دارای آن می باشند. این بدین معناست که کروموزوم ها با گزر زمان کوتاهترشده، طولعمر آنها کاهش یافته و دچار پیری می شوند. بعلاوه تلومرها نسبت به استرس اکسیداتیو بسیار حساسبوده و و رونوشت برداری انها تحت تاثیر استرس اکسیداتیو قرار می گیرند. به تازگی محققان پروتئینی را کشف کرده اند که در طی تقسیمات سلولی در ارتباط با کروموزوم ها بوده و انتهای آنها را از آسیب های اکسیداتیو مصون می دارد. نتیجه این تحقیق در نشریه cell reports به چاپ رسیده و می تواند پیامدهای بسیاری را برای درمان بیماریی های مرتبط با پیری و سرطان داشته باشند.
تقسیم، آسیب و کوتاه شدن
بطورخلاصه انتقال ژنوم از سلول والد به فرزند یک روند حیاتی بری حفظ مشخصات و سلامت ارگانیسم به شمار می رود. ژنوم ما به طور مداوم در معرض فاکتورهای محیطی مانند نور خورشید، رادیکالهای آزاد اکسیژنی و … می باشند. آسیب های استرس اکسیداتیو حیات کل موجودات کره زمین را تحت تاثیر قرار می دهند.
سلول ها با استفاده از مکانیسم های متفاوتی دراسترس اکسیداتیودفاع می کنند اما برخی قسمتهای سلول ها مانند انتهاهای کروموزومی و تلومر بطور ویژه نسبت به استرس های اکسیداتیو حساس هستند. تلومرها توالی های تکراری از نوکلئوتیدها هستند که در انتهای کروموزوم ها مستقر هستند. نقش تلومرها محافظت از انتهای رشته کروموزوم دربرابر آسیب و ممانعت از اتصال انتها به انتهای کروموزوم های دیگر میباشد که در صورت وقوع همچون فاجعهای برای سلول تلقی می شود. در بسیاری از بافت های بالغ بدن، با هر تقسیم سلولی، طول کروموزوم ها کوتاه شده ودرنهایت تلومرها به قدری کوتاه می شوند که انتهای کروموزوم ها نمایان شده و مرگ سلول ها بوقوع خواهد پیوست که در غیر اینطپصورت سلول قادر به تقسیم نخواهد بود. روند مذکور توسط استرس اکسیداتیو تسریع می یابد. از اینرو تئوری های رایج درباره پیری و سرطان بر پایه آسیب های اکسیداتیو تلومرها استوارند.
آنزیمی که تلومرها را محافظت می کند
کروموزوم ها از رشته های ضخیم DNA تشکیل شده اند که به دور پروتئین های خاص پیچ خورده اند. پژوهشگران تعدادی از آزمایشات بیولوژیکی مولکولی را انجام دادند که یکی از این موارد تست QTIP بود. در این روش پروتئین های مختلفی در کروموزوم ها نشاندار می شوند لذا محققان می توانند پروتئین های متنوع تلومرها را در مراحل مختلف چرخه سلولی شناسایی و مقایسه کنند.
در طی این مطالعه آنزیم پروکسی ردوکسین-1 (PRDX-1) شناسایی شد، این آنزین به عنوانیک آنتیاکسیدانت عمل کرده و در کاهش آسیب های ناشی از استرس اکسیداتیو ایفای نقش می کند.
با استفاده از تکنیک QTIP محققان مقادیر بالایی از (PRDX-1) را در دو فاز سلولی متفاوت مشاهده نمودند: فاز S چرخه سلولی که در طی آن سنتز رشته جدید DNA رخ می دهد و فاز G-2 که سلول از لحاظ اندازه آغاز به رشد کرده و بلافاصله پس از آن وارد مرحله تقسیم سلولی خواهد شد.
با استفاده از تکنولوژی های علم ژنتیک محققان ژن کد کننده (PRDX-1) را حذف و مشاهده نمودند در پی این اتفاق تلومرها بسیار حساس و آسیب پذیر نسبت به آسیب های اکسیداتیو خواهند بود. نتیجه این امر پی بردن به نقش آنتی اکسیدانتی این پروتئین و محافظت آن از تلومرها بود.
علاوهبر موارد فوق محققانپی به نحوه تاثیر استرس اکسیداتیو بر روی تلومرها بردند. به عبارتی زمانیکه پژوهشگران نوکلئوتیدهای آسیب دیده از سوی استرس اکسیداتیو را نزدیک به تلومرها قرار دادند طویل شدن کروموزوم متوقف شد. دلیل این امر آنزیم تلومراز است که در افزودن نوکلئوتیدها به رشته DNA نقش داشته و منجر به افزایش طول رشته می شود، اگر چنانچه تلومراز نوکلئوتید آسیب دیده ای را در مسیر خود بیابد روند افزودن بازها به رشته متوقف خواهد شد.
ازآنجائیکه سلول های سرطانی مستلزم حضور تلومراز برای تکثیر و ادامه حیات خود می باشند یافته های اخیر می تواند به عنوان راهکار جدیدی دردرمان این بیماری مبنی بر تخریب و یا آسیب تلومراز سلول های سرطانی باشد که نتیجه امر توقف سرطان خواهد بود.
نطالعه فوق ارتباط بین استرس اکسیداتیو و تلومرها را نمایان ساخت درحالیکه پیش از این و بطور جداگانه از عوامل مرتبط با سرطان و پیری به شمار می رفتند. علاوه بر این آسیب های اکسیداتیو تل.مرها همواره در ارتباط با اختلالات قلبی- عروقی و دیستروفی عضلانی می باشد. پس از شناسایی(PRDX-1) محققان بدنبال شناسایی سایر پروتئین های آنتی اکسیدانتی می باشندکه از تلومرها محافظت می کنند تا با استفاده از اطلاعات به دست آمده مکانیسم های پیری و رشد سرطان را بیابند.

منبع

Eric Aeby, Wareed Ahmed, Sophie Redon, Viesturs Simanis, Joachim Lingner. Peroxiredoxin 1 protects telomeres from oxidative damage and preserves telomeric DNA for extension by telomerase. Cell Reports 17, 1-8. DOI: 10.1016/j.celrep.2016.11.071

باور بر اینست که میتوکندری به عنوان منبع اصلی رادیکال‌های آزاد در سلول، با سطح بالایی از  استرس اکسیداتیو نقش مهمی در پاتوژنز بیماری آلزایمر ایفا می کند. در حال حاضر مطالعه‌ی جدیدی در آزمایشگاه دکتر روبرتا بریتون، دانشگاه کالیفرنیای جنوبی نشان می دهد که استروژن، استرس اکسیداتیو ناشی از تولید انرژی توسط میتوکندری را کاهش می دهد. اهمیت مسئله در اینست که در بیماری آلزایمر معمولا کاهش سطح انرژی در مغز پدیدار می‌شود. میتوکندری اندامک کوچک داخل سلولی است که با استفاده از یک فرآیند به نام اکسیداتیو فسفوریلاسیون تولید بخش اعظم مولکول‌های ATP (که سلول برای عملکرد درست از آنها استفاده می‌کند) را بر عهده دارد.

اگر میتوکندری با گذشت سن و یا بیماری کمتر کارآمد شود، در طول این فرایند از اکسیژن کمتری استفاده خواهد کرد. این ناکارآمدی یک ضربه دو کاره برای مغز خواهد بود: از یک طرف مولکول‌های انٰرژی کمتری تولید خواهد شد و از طرف دیگر رادیکال‌های آزاد بیشتری رها و در نتیجه منجر به آسیب خواهد شد. تیم تحقیقاتی دکتر برینتونز با استفاده از روش ترکیبی بیوشیمیایی و پروتئوم ( پروتئومیكس) توانست نقش محوری استروژن در تنظیم عملكرد میتوكندری برای محافظت از آلزایمر را به اثبات برساند.

این روشها شامل:

• افزایش بهره‌وری میتوکندری، افزایش توانایی اندامک برای تولید مولکول انرژی (ATP) مورد نیاز مغز
• افزایش بیان پروتئین‌های مورد نیاز برای تولید ATP
• كاهش استرس اكسیداتیو و محافظت از نورون‌ها در برابر آسیب‌های اكسیداتیو
• جلوگیری از آپوپتوزیس (مرگ برنامه ریزی شده ) بیش از اندازه‌ی نورون‌های مغزی
• و حفاظت از سلول‌های‌ عصبی در برابر سموم میتوکندری، که می تواند اختلال در میتوکندری را بیشتر و مرگ سلولی را القا کنند.

دكتر برینتون و تیم تحقیقاتی او در حال بررسی سطح تولید انرژی میتوكندری به عنوان یك بیو ماركر هستند كه می تواند باعث تشخیص بیماری در مراحل اولیه شود، مرحله ای كه فرآیند تخریب سلول‌های عصبی باید  کند، متوقف و یا درمان در آن تاثیر بیشتری داشته باشد. آنها بر این باورند که اطلاعات جدید در مورد چگونگی تنظیم عملکرد میتوکندری توسط استروژن به روشن شدن مسیر و توسعه نسل جدیدی از داروهای موثر آلزایمر منتج خواهد شد. دکتر برینتون در حال حاضر در حال توسعه‌ی مولکول‌های جدید خاص مغزی است که سطح دفاع عصبی در برابر آلزایمر را با استفاده از مکانیسم مشابه استروژن (اما بدون اثرات جانبی منفی آن) ارتقاء دهد.

منبع:

Federation of American Societies for Experimental Biology. (2008, April 9). Mitochondria Play Role In Pathogenesis Of Alzheimer’s And Estrogen-induced Neuroprotection. ScienceDaily. Retrieved December 30, 2016 from www.sciencedaily.com/releases/2008/04/080406080210.htm

روغن زيتون فوق خالص می‌تواند كبد را در مقابل استرس اكسيداتيو محافظت نمايد. دانشمندان موش‌هایی را در معرض علف كشی با سمیت متعادل (كه به خالی كردن بدن از آنتی اكسيدانت‌ها معروف است) قرار دادند و دريافتند، موش‌هايی كه با رژيم غذايی حاوی روغن زيتون تيمار شده بودند آسيب كبدی كمتری نشان دادند بدين معنی كه روغن زيتون به طور نسبی از آسيب كبدی آنها جلوگيری كرده بود. دانشمندان تونسی و عربستانی با همكاری در اين تحقيق به دنبال انجام آزمايشاتی بر روی ٨٠ موش بودند. محمد همامی نويسنده‌ی مقاله مي گويد زيتون جز كاملی از رژيم غذايی مديترانه‌ای است. شواهد رو به رشدی در مورد مفيد بودن زيتون برای سلامتی از جمله كاهش خطرات بيماري های عروق كرونر قلب، پيشگيري از برخي سرطان ها و تغييرات در سيستم ايمنی و پاسخ اتهابی وجود دارد.

ما نشان داديم كه روغن زيتون و عصاره هاي آن بافت كبد را در مقابل استرس اكسيداتيو محافظت مي نمايند. دانشمندان موش‌ها را به گروه‌های كنترل، گروه گيرنده‌ی روغن زيتون و ٦ گروه در معرض علف كش ٢،٤- دي كلروفنوكسي استيك اسيد، همراه و يا بدون روغن زيتون كامل و يكي از دو نوع عصاره‌ی روغن زيتون عصاره‌ی آب دوست و عصاره‌ی چربی دوست تقسيم كردند. تمام موش‌هایی كه علف كش را دريافت كرده بودند علائم جدی آسيب كبدی را نشان دادند. اما گروه گيرنده‌ی روغن زيتون خالص و عصاره‌ی آب دوست افزايش معنا داری را در فعاليت آنزيم آنتي اكسيدانت و كاهش ماركرهای آسيب كبدی نشان دادند. همامي مي گويد به نظر ميرسد عصاره‌ی آب دوست روغن زيتون در استرس اكسيداتيو حاصل از القاء توكسين موثر باشد كه اين عمل مي تواند نشانگر تاثير مستقيم آنتی اكسيدانتی عصاره‌ی آب دوست بر روي سلول هاي كبدی باشد.

منبع:

Nakbi, A., Tayeb, W., Grissa, A., Issaoui, M., Dabbou, S., Chargui, I., … Hammami, M. (2010). Effects of olive oil and its fractions on oxidative stress and the liver’s fatty acid composition in 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid-treated rats. Nutrition & Metabolism, 7, 80. http://doi.org/10.1186/1743-7075-7-80

آنتی‌اکسیدان‌ها در جلوگیری از ابتلا به بیماری نقش مهمی ایفا می‌کنند و می‌توانند در تعیین عدم تحمل گلوکز یا چاقی در کودکان موثر باشند. بر اساس یک مطالعه جدید در بیمارستان کودکان فیلادلفیا (CHP)، زنانی که مقدار زیادی از آنتی‌اکسیدان‌ها را قبل و حین بارداری مصرف می‌کنند، ممکن است از کودکان خود در مقابل دیابت و چاقی محافظت کنند.
با توجه به این‌که رژیم‌های غذایی حاوی چربی‌های بد و کربوهیدرات زیاد است، استرس اکسیداتیو مضر را ایجاد می‌کند که منجر به چاقی و دیابت می‌گردد، محققان تصمیم گرفتند تا اثر آنتی‌اکسیدان‌ها را در کاهش ابتلا به آن بررسی کنند. این تیم بر روی چهار گروه موش آزمایش انجام دادند. دو گروه با رژیم غذایی با چربی بالا و کلسترول بالا و دو گروه با رژیم سالم و متعادل‌تر تغذیه شدند. دو گروه اول این رژیم‌ها را بدون هیچ گونه آنتی‌اکسیدان دریافت کردند، در حالی که دو گروه دیگر آنتی‌اکسیدان‌های اضافی را با رژیم غذایی دریافت کردند.
در پایان این مطالعه، گروهی که با غذای بدون آنتی‌اکسیدان‌ها تیمار شدند، نسبت به گروه‌های دیگر میزان التهاب و استرس اکسیداتیو را به میزان قابل توجهی افزایش دادند و فرزندانشان جثه بزرگتری داشته و میزان عدم تحمل گلوکز را افزایش می‌داد. گروه با مصرف آنتی‌اکسیدان‌ها، کاهش قابل ملاحظه‌ای از عدم تحمل گلوکز و بدون چاقی نشان داد و این شرایط حتی پس از دو ماه نیز ادامه یافت.
این نتایج نشان می‌دهد که با اثبات جلوگیری از چاقی، التهاب و استرس اکسیداتیو در حیوانات باردار، می‌توان از بروز همین بیماری‌ها و عوارض در زنان باردار جلوگیری کرد.
این مطالعه نشان می‌دهد که نه تنها آنتی‌اکسیدان‌ها به جلوگیری از چاقی کمک می‌کنند، بلکه حتی هنگامی که به عنوان بخشی از رژیم استاندارد مصرف می‌شوند، از بروز سایر عوارض بارداری نیز جلوگیری می‌کنند. این مساله نشان دهنده قدرت باور نکردنی آنتی‌اکسیدان‌ها برای کاهش استرس اکسیداتیو و بیماری‌های ناشی از آن بوده و به اندازه‌ای موثر است که می‌تواند با برخی اثرات منفی مرتبط با بدترین رژیم‌ها جلوگیری کند.

منبع:

Aversa, S., Pellegrino, S., Barberi, I., Reiter, R.J. and Gitto, E., 2012. Potential utility of melatonin as an antioxidant during pregnancy and in the perinatal period. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine, 25(3), pp.207-221.

مقدمه

مغز به عنوان شبکه گسترده ای از ارتباطات، دارای بیش از 100 میلیون نورون (سلول های عصبی) که تشکیل دهنده بیش از 100 میلیارد شاخه و شبکه عصبی می باشد. مغز همواره در حال ارسال سیگنال های وسیعی برای شکل گیری خاطره ها، اندیشه ها و احساسات می باشند. بیماری آلزایمر قادر به تخریب نوروترانسمیتر ها و همچنین تخلیه پتانسیل الکتریکی سلول های مغزی می باشد.مغز مبتلا به بماری آلزایمر در مقایسه با مغز طبیعی از مقدار کمتری سلولهای مغزی و سیاپس برخوردار است. اصلی ترین شاخصه های پاتولوژیکی بیماری آلزایمر انباشتگی پلاکهای آمیلوئید بتا و نوروفیبریل های دو لایه در مغز می باشد. بدین صورت که مسیرهای سیستماتیک نورون ها مورد تهاجم و تخریب توسط آمیلوئید بتا قرار می گیرند. آمیلوئید بتا یک مولکول منفرد بوده و در پلاکهای خوشه ای جای میگیرد که منجر به سرکوب ارتباط سیگنالینگ سلول – سلول در سیناپس ها می باشد، همچنین می توانند منجر به فعال شدن برخی از سلول های ایمنی و در پی آن واکنش های ایمنولوژیک شوند.

زوال بافت مغز

فعالیت روزمره در یک مغز طبیعی اساسا بر مبنای رشته های موازی ای می باشد که مانند مسیر ریل قطار مواد غذایی و پروتئین های ضروری را به سلول های مغزی می رسانند استوار است. پروتئین تائو (tau) موجب حفظ سلامت این رشته ها و عملکرد طبیعی مغز می شود. در مغز مبتلا به بیماری آلزایمر در هم شکستن زیر واحدهای تشکیل دهنده پروتئین تائو منجر به  از بین رفتن ساختار آن، روی هم افتادن واحدهای تشکیل دهنده بصورت دولایه  و نیز ممانعت از هرگونه انتقال  در طول رشته های عصبی گردد. بر این اساس رشته های عصبی از هم پاشیده و فرو می ریزند. در نتیجه مواد غذایی ضروری و پروتئین های مورد نیاز با سلول های مغزی نرسیده و خواهند مرد. با توجه به موارد فوق بیماری آلزایمر را می توان بدین صورت وصف نمود: سلول های مغزی به مرور زمان فروپاشیده، این پدیده به تدریج در مناطق مختلف مغز رخ داده نموده و در نهایت منجر به ایجاد تغییرات خاصی می شود که حاکی از  ارسال سیگنالهای آلزایمر در مراحل مختلف است. فراموشی و اختلال در حافظه کوتاه مدت،  از دست دادن  تفکرات منطقی و احساسات، تغییرات اساسی و در نهایت از بین رفتن  فردیت مبتلایان عوارض و علائم این بیماری است. آلزایمر با گذشت زمان منجر به مرگ سلول های مغزی و کاهش اندازه مغز می شود.

از بین بردن دولایه ها و پلاک ها

انرژی سلول های مغزی همانند سایر سلول های بدن توسط میتوکندری سنتز و برای حفظ عملکرد طبیعی سلول ها در اختیار آنها قرار می گیرد. گونه های فعال اکسیژن (ROS) به عنوان فراورده های جنبی متابولیسم اکسیژن در سلول های بدن آزاد می شوند. تولبد غیر طبیعی این مولکول ها در اثر عدم کارکرد طبیعی میتوکندری رخ  میدهد می تواند مننجر به مرگ نورون ها گردد. علاوه بر این  آمیلوئید بتا منجر به اختلال در عملکرد طبیعی میتوکندری شده و در نتیجه آن  تولید غیرطبیعی   (ROS) میتواند از دلایل وقوع آلزایمر باشند.  نانوذرات سریا (Ceria) به عنوان عوامل بالقوه بازیافت کننده  ROS  غیرطبیعی تولید شده در حذف آن نقش دارند.

ممانعت از مرگ نورون ها

   محققان نانوذرات سریا را به عنوان آنتی اکسیدانت مختص میتوکندری سنتز نموده و آنرا به عنوان رهیافت درمانی جدید در موش های آزمایشگاهی مبتلا به آلزایمر مورد بررسی قرار دادند. پژوهشگران از نانوذرات سریا با فرمول   (CeO2) برای میتوکندری با استفاده از مواد دارای توانایی شناسائی میتوکندری های کوچک ) تری فنل فسفونیوم کونژوگه) استفاده گردیده و نتایج حاصل از آن قابل توجه بود. دو هفته پس از گذشت تزریق سلول های مثبت شمارش شدند. بر اساس نتایج بدست آمده نانوذرات (CeO2) پس از جایگزینی در میتوکندری های موش های آزمایشگاهی به مقدار قابل توجهی مانع از مرگ سلولی شده بودند. بطوریکه موش های تیمار شده با CeO2 به مقدار قابل توجهی موجب حفظ حیات سلولی در مبتلایان آلزایمر گردید. از آنجائیکه نتایج به دست آمده در مورد انباشتگی آمیلوئید بتا، تفاوت قابل توجهی در گروه های دریافت کننده  نانوذرات (CeO2) و گرووه های تیمار نشده از خود نشان نداد، نتیجه مطالعات حاکی از این بود سریا بصورت غیر مستقیم موجب زنده ماندن نورون ها و حفظ عملکرد بصورت غیر وابسته به آمیلوئید بتا شده است. در نهایت یافته های محققان نشان داد نانوذرات سریا بصورت غیرمستقیم مانع از آسیب های استرس اکسیداتیو میتوکندریایی در بیماری آلزایمر می شود.

منبع

Hyek Jin Kwon, Moon-Yong Cha, Dokyoon Kim, Dong Kyu Kim, Min Soh, Kwangsoo Shin, Taeghwan Hyeon, Inhee Mook-Jung. Mitochondria-Targeting Ceria Nanoparticles as Antioxidants for Alzheimer’s Disease. ACS Nano, 2016; 10 (2): 2860 DOI: 1021/acsnano.5b08045