برچسب: بیومارکر

خواب یک فرآیند بیولوژیکی ضروری است با این حال، مطالعات مکانیزم‌های مولکولی مبتنی بر اثرات کم‌خوابی هنوز در اولین مراحل آن است. خطر ابتلا به بسیاری از اختلالات متابولیک، از جمله افزایش وزن، دیابت، چاقی و بیماری‌های قلبی‌عروقی به علت کم‌ خوابی، اساس تحقیقات پایه در این زمینه می‌باشد.
در یک مطالعه که در مجله “آکادمی ملی علوم” منتشر شده است، آمیتا سگل، استاد علوم اعصاب در دانشکده پزشکی Perelman در دانشگاه پنسیلوانیا و محقق موسسه پزشکی Howard Hughes همراه با پیتر میرلو ، از دانشگاه گرونینگن هلند، مولکول‌های رایج درگیر در متابولیسم پاسخ به کم‌خوابی در آنالیز خون موش و انسان را یافته‌اند. یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که تغییر کلی در چگونگی متابولیسم لیپیدها حاصل از استرس اکسیداتیو ناشی از کاهش خواب در هر دو گونه مشاهده می‌شود.
استرس اکسیداتیو و متابولیسم لیپید عامل مهمی در بیماری‌های متابولیکی هستند، اگرچه برای ایجاد یک ارتباط بین نشانگرهای موجود و بیماری‌های خاص، باید مطالعات بیشتری صورت بگیرد.
سگل می‌گوید: “یک احتمال این است که خواب باعث رفع متابولیت‌ها می‌شود و بنابراین به عنوان یک فرآیند ترمیم در سطح متابولیک عمل می‌کند.” متابولیت‌ها مواد واسطه شیمیایی یا محصولات متابولیسم هستند، بنابراین درحالی‌که از طریق تجزیه چربی‌ها، کربوهیدرات‌ها و پروتئین تولید می‌شوند، عملکرد آن‌ها محدود به این فرآیندها نیست. آن‌ها هم‌چنین در سیگنالینگ، تنظیم فعالیت آنزیمی و رشد نیز نقش دارند.
این تیم در طی پنج روز موش و انسان را در شرایط محدودیت خواب مزمن قرار دادند. در هر دو مطالعه، سطوح متابولیتی در خون موش و انسان، پس از خواب مناسب و کافی و بعد از محدودیت خواب مورد بررسی قرار گرفت. سپس متابولیت‌های خون موش‌ها و انسان‌های با محدودیت خواب شناسایی شده که 38 متابولیت منحصر به فرد را معرفی می‌کند که نیمی از آن‌ها لیپید هستند. اکثریت متابولیت‌ها در افراد کم‌خواب ترکیبات لیپید یا اسید چرب را دارند.
هفت نوع فسفولیپید به نام plasmalogens که با استرس اکسیداتیو در ارتباط هستند در موش‌های با محدودیت خواب یافت شدند. به طور کلی، سطوح بالاتر این فسفولیپیدها و نقش اساسی آن‌ها در متابولیسم لیپیدی موش‌ها و انسان‌های دارای محدودیت خواب مشخص شده‌است. هم‌چنین برخی از انتقال‌دهنده‌های عصبی و متابولیت های روده (احتمالا از میکروب‌های روده) نیز به علت محدودیت خواب تغییر کرده‌اند.

هنگامی که محققین متابولیت‌های تغییر یافته در موش و انسان را در مقایسه با شروع اولیه قبل از محدودیت خواب مقایسه کردند، متوجه شدند که دو متابولیت oxalic acid و diacylglycerol 36:3 در شرایط محدودیت خواب محو شده و بعد از بهبودی در هر دو گونه‌ دوباره مشاهده شدند. oxalic acid یک محصول زائد است که از فرآورده‌های غذایی در رژیم‌هایی مانند گیاهان، به طور عمده از تجزیه ویتامین C و برخی اسیدآمینه‌ها تولید می‌شود. Diacylglycerol یک مولکول پیش‌رونده در تولید تری‌گلیسیرید است و مولکولی است که اکثر چربی‌ها به این شکل در بدن ذخیره می‌شود و همچنین در سیگنالینگ سلولی عمل می‌کند. محققان معتقدند که این دو مولکول می‌توانند به عنوان نشانگرهای زیستی بالقوه از آن‌جایی که در هر دو گونه موجودند، به کار روند.

این بیومارکرهای بین گونه‌ای به دو دلیل مورد توجه هستند. اول این‌که نیاز به بیومارکر کمی در بررسی محدودیت خواب و کیفیت خواب وجود دارد و این رویکرد نشان می‌دهد که متابولیت‌ها در این زمینه مفید هستند. دوم این‌که متابولیت‌های مشابهی را در انسان‌ها و موش‌ها معرفی می‌کند و به همین طریق اثرات متابولیکی خواب در موش صحرایی که ممکن است دارای کاربرد بالینی و درمانی باشد مورد بررسی قرار می‌گیرد.
به طور کلی، این مطالعه یک ارتباط بالقوه بین آسیب‌شناسی شناخته شده محدودیت خواب و اختلال عملکرد متابولیکی ایجاد می‌کند و بیان‌گر این است که یکی از عملکردهای خواب ترمیم و پاک‌سازی متابولیت‌ها در مغز و بازگرداندن تعادل آنتی‌اکسیدانی در بافت‌های محیطی است و از سوی دیگر از دست دادن خواب، باعث ایجاد حالت اکسیداتیو در متابولیت‌ها می‌گردد.

منبع:

Weljie, A.M., Meerlo, P., Goel, N., Sengupta, A., Kayser, M.S., Abel, T., Birnbaum, M.J., Dinges, D.F. and Sehgal, A., 2015. Oxalic acid and diacylglycerol 36: 3 are cross-species markers of sleep debt. Proceedings of the National Academy of Sciences, 112(8), pp.2569-2574

استرس اکسیداتیو یک نیروی ثابت در زندگی روزمره ماست. هنگامی‌که بدن ما قادر به مقابله با استرس‌های اکسیداتیو باشد، قوی‌تر و سالم‌تر به عمر خود ادامه می‌دهد. افزایش استرس اکسیداتیو عامل اصلی بروز بیماری‌های دژنراتیو مانند سرطان، بیماری قلبی، سندروم خستگی مزمن و بیماری‌های نوروژنیک است. این بیماری‌ها زمانی رخ می‌دهد که دفاع آنتی‌اکسیدانی بدن برای خنثی‌کردن ترکیبات رادیکال آزاد به نام گونه‌های فعال اکسیژن  (ROS) عمل نمی‌کند.

این رادیکال‌های آزاد، مولکول‌های ناپایدار مولکولی هستند که در طی فعالیت‌های متابولیسم پایه‌ای مثل فعالیت‌های ایمنی بدن، تولید انرژی در میتوکندری و سم‌زدایی در کبد تولید می‌شوند. برای محافظت در برابر اثرات مضر این رادیکال‌های آزاد، سلول‌ها از آنتی‌اکسیدان‌ها استفاده می‌کنند. آنتی‌اکسیدان‌ها اکثرا از رژیم‌های غذایی مانند بیوفلاوونوییدهای مرکبات، پروانتوسیانین‌های موجود در انواع توت، پلی‌فنول‌های موجود در چای سبز، شکلات ، قهوه و کاروتنوئید موجود در زرده تخم‌مرغ، ماهی قزل‌آلا و هویج تامین می‌شوند.

این آنتی‌اکسیدان‌ها یک اثر ضدالتهابی قوی در بدن و محافظت از سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌ها از عوامل استرس‌زای التهابی و اکسیداتیو دارند که نقش مهمی دردوره سالمندی، کیفیت زندگی و پیشگیری از بیماری‌های مزمن دارد. نیازهای آنتی‌اکسیدانی می‌تواند بین افراد متفاوت باشد و بنابراین آزمایش‌های بالینی برای ارزیابی سطح فردی استرس اکسیداتیو و ترکیبات آنتی‌اکسیدانی توسعه داده شده است. این تست به پزشک اجازه می‌دهد تا کمبودهای کلیدی را مشخص کند تا توانایی بدن برای انطباق و ابتلا به بیماری را محدود نماید.

اندازه‌گیری کلیدی باید شامل آنتی‌اکسیدان‌های اصلی و متابولیت‌های بیوشیمیایی باشد که شامل نسبت گلوتاتیون، سیستئین، سیستئین / سیستین، نسبت سولفات و سیتستین / سولفات و ظرفیت آنتی‌اکسیدانی کل است. این آزمایش هم‌چنین باید در آنزیم‌های مهم آنتی‌اکسیدانی مانند سوپراکسید دیسموتاز و گلوتاتیون پراکسیداز مشاهده شود. در نهایت، آزمون باید سطوح آسیب سلولی مانند لیپید پراکسیدازها را تحلیل کند.

بدن هم‌چنین آنتی‌اکسیدان‌هایی مانند سوپراکسید دیسموتاز، گلوتاتیون پراکسیداز و کاتالاز تولید می‌کند که در داخل سلول تولید می‌شوند و به محافظت از غشای بیرونی سلول، DNA  و تولید انرژی در میتوکندری کمک می‌کنند.

رادیکال‌های آزاد و استرس اکسیداتیو بخشی ضروری از زندگی هستند و باعث رشد و انطباق در سراسر بدن می‌شوند. فردی با حفاظت آنتی‌اکسیدانی بهینه شده با موفقیت به کاهش استرس اکسیداتیو طبیعی در بدن می‌پردازد. فردی که دارای حفاظت آنتی‌اکسیدانی ضعیف است قادر نخواهد بود با استرس اکسیداتیو مقابله کند و در طول زمان مشکلات جدی سلامتی را متحمل خواهد شد. افزایش شدید سطح استرس اکسیداتیو، یک فرآیند کشنده است که می‌تواند به طور مداوم  قبل از علائم علمی رخ دهد. ارزیابی توانایی بدن برای تولید و استفاده از آنتی‌اکسیدان‌ها می‌تواند به صورت جامع انجام شود که شامل بیومارکرهای زیستی  ذخایر آنتی‌اکسیدانی، عملکرد آنزیمی و آسیب سلولی است.

منابع:

Kovtun, Y., Chiu, W.L., Tena, G. and Sheen, J., 2000. Functional analysis of oxidative stress-activated mitogen-activated protein kinase cascade in plants. Proceedings of the National Academy of Sciences, 97(6), pp.2940-2945.

Sorolla, M.A., Reverter-Branchat, G., Tamarit, J., Ferrer, I., Ros, J. and Cabiscol, E., 2008. Proteomic and oxidative stress analysis in human brain samples of Huntington disease. Free Radical Biology and Medicine, 45(5), pp.667-678.

Kasai, H., 1997. Analysis of a form of oxidative DNA damage, 8-hydroxy-2′-deoxyguanosine, as a marker of cellular oxidative stress during carcinogenesis. Mutation Research/Reviews in Mutation Research, 387(3), pp.147-163.

بیماری‌های مرتبط با رژیم غذایی مانند بیماری کبد چرب غیر الکلی (NAFLD)، دارای یک عنصر التهابی عمده هستند. با این حال، مسیرهای مولکولی مرتبط با رژیم غذایی که منجر به التهاب می‌شوند، ناشناخته است. در یک مطالعه جدید، دانشمندان مرکز تحقیقاتی CeMM دانشکده مولکولی آکادمی علوم اتریش و دانشگاه پزشکی وین، پروسه‌های التهابی مهمی را در بیماری NAFLD شناسایی کردند. علاوه بر این، مطالعه منتشر شده در Hepatology نشان می‌دهد که مالون‌دی‌آلدهید (MDA) بیومارکر استرس اکسیداتیو، نقش مهمی در بروز NAFLD دارد و می‌تواند توسط آنتی‌بادی‌های طبیعی خنثی شود که به عنوان یک رویکرد جدید در درمان بالقوه این بیماری شایع معرفی می‌شود.

ترکیبی از رژیم غذایی غلط و فقدان ورزش می‌تواند به مشکلات جدی سلامتی منجر شود: در سراسر جهان، موارد چاقی، فشار خون بالا یا مقاومت به انسولین در سطح هشداردهنده قرار دارند. در نتیجه، خطر ابتلا به بیماری‌های مرتبط با التهاب مانند دیابت نوع 2، NAFLD و بیماری‌های قلبی عروقی بر این اساس افزایش یافته است. با این حال، مسیرهای دقیق که عادات غذایی را با التهاب ناشی از آن پیوند دهند تاکنون به خوبی شناخته نشده است.

محققان تنها توانسته‌اند پروسه‌های زیست شناختی را که منجر به التهاب مزمن حاصل از رژیم غذایی غلط در موش‌ها بروز می‌کند را شناسایی کنند علاوه بر این، دانشمندان MDA را یک عامل کلیدی در التهاب کبدی می‌دانند که می‌تواند با آنتی‌بادی‌های طبیعی خنثی شود.

مالون‌دی‌آلدهید مولکول بسیار واکنشی، محصولی از تجزیه چربی و بیومارکر استرس اکسیداتیو است که بر روی سطح سلول‌های مرده در کبد تجمع می‌یابد. این مولکول به طور شیمیایی به پروتئین‌های غشایی و یا فسفولیپید‌ها متصل می‌شود و به این ترتیب اپیتوپ‌های MDA را تشکیل می‌دهد. گروه تحقیقاتی نشان داد که این اپیتوپ‌های MDA باعث ایجاد ترشح سیتوکین و همچنین استخراج لکوسیت‌ها می‌شود و در نتیجه باعث التهاب می‌گردد.

محققان نقش مهم این اپیتوپ‌های MDA را در التهاب کبدی ناشی از رژیم غذایی بررسی کرده‌اند. با تزریق داخل وریدی از یک آنتی بادی MDA خاص که به طور انتخابی به اپیتوپ‌های MDA متصل می‌شود، می‌توان التهاب را در موش‌ها بهبود بخشید. این مطالعه نشان می‌دهد که با بررسی توالی RNA و تجزیه و تحلیل بیوانفورماتیک داده‌های مربوط به ترجمه، مکانیزم‌های کلیدی در برخی از بیماری‌های شایع را می‌توان بررسی کرد که این یافته‌ها در مدل‌های موش تایید می‌کند که استفاده از آنتی‌بادی‌های خاص برای اپیتوپ‌های MDA یک رویکرد جدید امیدوار کننده برای توسعه استراتژی‌های درمانی می‌باشد.

منبع:

Busch, C.J.L., Hendrikx, T., Weismann, D., Jäckel, S., Walenbergh, S., Rendeiro, A.F., Weißer, J., Puhm, F., Hladik, A., Göderle, L. and Papac‐Milicevic, N., 2017. Malondialdehyde epitopes are sterile mediators of hepatic inflammation in hypercholesterolemic mice. Hepatology, 65(4), pp.1181-1195.

بیومارکرها مولکول‌هایی هستند که فرایند طبیعی یا غیرطبیعی را در بدن شما نشان می‌دهند و ممکن است نشانه‌ای از وضعیت یا بیماری باشند. انواع مختلف مولکول‌ها، مانند DNA، ژن‌ها، پروتئین‌ها و هورمون‌ها می‌توانند به عنوان نشانگرهای زیستی عمل کنند، زیرا همه آن‌ها در مورد سلامتی اطلاعات بسیاری را در اختیار قرار می‌دهند. بیومارکرها ممکن است توسط خود بافت سرطانی و یا توسط سلول‌های دیگر در بدن در پاسخ به سرطان تولید شوند. آن‌ها می‌توانند در خون، مدفوع، ادرار، بافت تومور یا سایر بافت‌ها و یا مایعات بدن یافت شوند. به طور مشخص، نشانگرهای زیستی محدود به سرطان نیستند. بیومارکرها برای بیماری‌های قلبی، مولتیپل اسکلروز و بسیاری از بیماری‌های دیگر وجود دارد.

یادگیری برخی از حقایق اولیه برای درک اهمیت بیومارکر‌ها در سرطان، داشتن اطلاعات در مورد DNA، RNA و پروتئین مفید است. DNA یک مولکول درون سلولی است که اطلاعات ژنتیکی را حمل می‌کند و از یک نسل به نسل بعد منتقل می‌شود RNA یا اسیدریبونوکلئیک شامل اطلاعاتی است که از DNA کپی شده است. سلول‌های بدن چندین مولکول RNA مختلف را تشکیل می‌دهند که برای سنتز مولکول‌های پروتئین ضروری هستند. به عنوان مثال، mRNA، یا مولکول های RNA messenger، به عنوان الگوهایی برای تولید پروتئین از واحد‌های آمینو اسید عمل می‌کنند، در حالی که tRNA یا مولکول‌های RNA ناقل، واحدهای اسید‌آمینه را به ریبوزوم می‌رسانند. داخل ریبوزوم، فرآیند ترجمه به پروتئین انجام می‌گیرد.

پروتئین به عملکرد بدن کمک می‌کند و اساس ساختار بدن مانند پوست و مو است. آنها طیف گسترده‌ای از توابع در داخل بدن انسان دارند. برخی از پروتئین‌ها (آنزیم‌ها) سرعت واکنش‌های شیمیایی را افزایش می‌دهند، برخی (سیتوکنین‌ها) بر عملکرد سیستم ایمنی بدن تاثیر می‌گذارند و در عین حال سایر پروتئین‌ها که آنتی‌بادی نامیده می‌شوند، واکنش‌های ایمنی خاص را در پاسخ به آنتی‌ژن‌ها انجام می‌دهند.
بیومارکرهای سرطانی می‌توانند شامل موارد زیر باشند:

• پروتئین‌ها
• جهش‌های ژنی (تغییرات)
• بازسازی ژن
• کپی‌های اضافی از ژن‌ها
• حذف ژن‌ها
• مولکول های دیگر

هنگامی که مردم در مورد بیومارکرهای سرطانی صحبت می‌کنند، معمولا به پروتئین‌ها، ژن‌ها و مولکول‌های دیگر اشاره دارند که بر روی سلول‌های سرطانی رشد می‌کنند. در سال‌های اخیر، دانشمندان شروع به مطالعه درباره الگوهای بیان ژن و تغییرات در DNA به عنوان بیومارکرهای سرطانی پرداختند. در حالی‌که برخی از بیومارکرهای سرطانی می‌توانند در جهت پیش‌بینی سرطان، روند پیشرفت، درمان و بهبودی کمک کنند.

در قسمت‌های بعدی به تفصیل درباره انواع عملکرد بیومارکرهای سرطانی و به خصوص بیومارکرهای آنتی‌اکسیدانی بحث خواهیم کرد…

بیومارکرهای سرطان ( قسمت دوم )

بیومارکرهای استرس اکسیداتیو ( قسمت سوم )