عامل طول عمر Foxo3: حذف سلول‌های ناسالم و تضمین سلامتی بدن!

آغاز زندگی و رقابت سلولی

از لحظه‌ای که یک تخمک بارور می‌شود، زندگی با یک فرآیند شگفت‌انگیز آغاز می‌گردد: سلول‌ها شروع به تقسیم و تکثیر می‌کنند تا از خود نسخه‌برداری نمایند. اما این فرآیند بی‌نقص نیست. ممکن است در هنگام کپی‌برداری از ماده ژنتیکی، خطاهایی رخ دهد که منجر به ایجاد سلول‌های ناقص شود که به درستی عمل نمی‌کنند. برای حفظ روند توسعه، سلول‌ها از یک سیستم کنترل کیفیت جالب به نام رقابت سلولی استفاده می‌کنند. با این حال، بسیاری از جزئیات این مکانیزم هنوز نامشخص است.

تحقیقات جدید در مورد رقابت سلولی

در حال حاضر، در یک مطالعه که به تازگی در مجله Nature Communications منتشر شده است، محققان ژاپنی مکانیزم‌های کلیدی پشت رقابت سلولی فیزیولوژیکی و استحکام توسعه را با استفاده از یک سری آزمایشات دقیق در ماهی‌های زبرا کشف کرده‌اند. تیم تحقیقاتی از دانشگاه اوزاکا از ماهی‌های زبرا برای مشاهده الگوهای خاص سلولی در بافت‌های نخاع و عضله استفاده کردند. با مسدود کردن یا مهار آپاپتوز — نوعی مرگ برنامه‌ریزی شده سلولی — آنها الگوهای تغییر یافته‌ای در این بافت‌ها کشف کردند.

کاناکو ماتسوموتو، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید: “همان‌طور که انتظار می‌رفت، زمانی که آپوپتوز را در طول توسعه ماهی زبرا مسدود کردیم، الگوهای غیرطبیعی در نخاع و عضله مشاهده کردیم.” این یافته، اهمیت آپوپتوز را برای حذف سلول‌های ناقص از طریق رقابت سلولی تأکید کرد، اما همچنین یک سوال حیاتی را مطرح نمود: این سلول‌های ناقص چگونه شناسایی و حذف می‌شوند؟

نقش پروتئین Sonic hedgehog

برای کشف پاسخ، تیم بر روی پروتئینی به نام Sonic hedgehog (Shh) تمرکز کرد که دارای یک گرادیان فعالیت مشخص در بافت‌های در حال توسعه ماهی زبرا است. با استفاده از تکنیک‌های تصویربرداری پیشرفته، محققان دریافتند که سلول‌هایی که سطح فعالیت Shh غیرطبیعی برای موقعیت خود دارند، نشانگرهای آپوپتوزی بالایی را نشان می‌دهند. علاوه بر این، زمانی که آپوپتوز مسدود شد، این سلول‌های ناقص بیشتر شدند و گرادیان Shh را مختل کردند. به طور کلی، این نتایج نشان می‌دهد که سلول‌های ناقص با فعالیت غیرطبیعی Shh دچار مرگ سلولی می‌گردند.

چگونگی ارتباط سلول‌ها در رقابت سلولی

این موضوع سوال دیگری را مطرح می‌کند: سلول‌ها چگونه سطوح فعالیت Shh خود را به یکدیگر منتقل می‌کنند؟ تیم تحقیقاتی کشف کرد که پروتئین غشایی N-cadherin به سلول‌های همسایه اجازه می‌دهد تا فعالیت غیرطبیعی Shh را حس کرده و به آن‌ها پاسخ دهند. همچنین، حذف سلول‌های نامناسب از طریق یک مسیر خاص انجام می‌شود: مسیر Smad/Foxo3/گونه‌های اکسیژن واکنشی/Bcl2. این کشف منجر به شناسایی Foxo3، پروتئینی که پیش‌تر با طول عمر مرتبط بود، به‌عنوان واسطه‌ای در رقابت سلولی شد.

رقابت سلولی می‌تواند انواع مختلفی از سلول‌های نامناسب را از بین ببرد، از جمله سلول‌هایی با سیگنال‌دهی غیرطبیعی Wnt، Shh یا Ras سرطانی، یا سلول‌هایی با پتانسیل چندگانه پایین، ریبوزوم‌های غیرطبیعی یا نقص‌های میتوکندریایی. با این حال، نقش‌ها و مکانیزم‌های رقابت سلولی در طول شکل‌گیری اندام‌ها هنوز مشخص نیست. عوامل متعددی رقابت سلولی را تحریک می‌کنند. بنابراین، محققان سوال کردند: آیا ماشین‌های جهانی وجود دارند که انواع مختلف رقابت سلولی را تنظیم کنند؟

توهروا ایشیتانی، نویسنده ارشد این مطالعه، می‌گوید: “Foxo3 یک واسطه مشترک برای حذف سلول‌های نامناسب در انواع مختلف رقابت سلولی در ماهی‌های زبرا و موش‌ها است و رقابت سلولی فیزیولوژیکی وابسته به Foxo3 به‌طور طبیعی ایجاد شده و توسعه دقیق بافت‌های جنینی، نخاع و عضلات ضروری است.”

تنوع‌های ژنتیکی در Foxo3 با طول عمر مرتبط هستند، در حالی که فعالیت پایین Foxo3 با بیماری‌های مرتبط با سن ارتباط دارد. Foxo3 همچنین می‌تواند به حفظ پایداری بافت از طریق رقابت سلولی کمک کند و کاهش فعالیت Foxo3 منجر به انباشت سلول‌های نامناسب می‌شود. این موضوع خطرات قابل توجهی نه تنها در اختلالات توسعه بلکه در شروع سرطان و پیری ایجاد می‌کند.

از سوی دیگر، درک چگونگی حذف سلول‌های نامناسب از طریق رقابت سلولی ممکن است امکانات هیجان‌انگیزی برای درمان‌های جدیدی که با اختلالات مادرزادی، سرطان، بیماری‌های مرتبط با سن و پیری مقابله می‌کنند، فراهم کند و بهبود سلامت و طول عمر را به دنبال داشته باشد.

جالب است که بیان Foxo3 در سلول‌های نامناسب در هر دو گونه ماهی زبرا و موش‌ها شناسایی شده است، که به نقش بالقوه آن به‌عنوان یک نشانگر جهانی رقابت سلولی اشاره دارد. یuki آکیه‌دا، نویسنده همکار، نتیجه‌گیری می‌کند: “این نشانگر جدید به ما اجازه می‌دهد تا به‌طور دقیق سلول‌های نامناسب به‌طور طبیعی ایجاد شده را شناسایی کنیم و به این ترتیب به درک اهمیت رقابت سلولی فیزیولوژیکی و روشن کردن علل ‘غیرطبیعی’ بودن سلول‌های نامناسب کمک می‌کند.”