چگونه می‌توان از سلول‌های قلبی در برابر آسیب‌های شیمی درمانی محافظت کرد؟
به گزارش خبرنگار «نبض فناوری» متابولیسم سلولی به عنوان یک فاکتور بیولوژیکی اصلی حاکم بر رفتار سلولی ظاهر شده است. زیرا مسیرهای متابولیک سوخت مورد نیاز انرژی سلولی را تامین می‌کند و مولکول‌های شیمیایی اساسی را برای حفظ هموستاز سلولی، تکثیر و عملکرد سلول را نیز فراهم می‌کند.در این میان آنزیم‌ها که بخش مهمی از این چرخع را شامل می‌شوند، معمولاً در میتوکندری سلول یافت می‌شوند، نیروگاهی که انرژی تولید می‌کند. اما زمانی که سلول‌های قلب تحت فشار انواع خاصی از داروهای شیمی‌درمانی قرار می‌گیرند، مشاهده شده که آنزیم‌ها به هسته سلول حرکت می‌کنند، جایی که می‌توانند سلول‌ها را زنده نگه دارند. این مقاله در Nature Communications منتشر شده است.
چرا قلب برخی از بیماران از آسیب فرار می‌کند؟
سانگ گینگ اونگ، یکی از نویسندگان ارشد این پژوهش، استادیار فارماکولوژی توضیح داد: "با تاثیرگذاری بیشتر و بیشتر شیمی درمانی، ما تعداد بیشتری از نجات یافتگان از سرطان داریم. اما بخش غم انگیز این است که بسیاری از این بازماندگان اکنون مشکلات نارسایی قلبی دارند." این امر منجر به ظهور رشته ای به نام قلب و عروق شده است. اکثر تحقیقات قبلی در این زمینه بر مکانیسم‌هایی متمرکز بودند که داروهای شیمی درمانی به میتوکندری سلول‌های قلب آسیب می‌رساند. این تیم تحقیقاتی علاقه مند به بررسی زاویه دیگری بود: چرا قلب برخی از بیماران از آسیب فرار می‌کند؟ آیا چیز خاصی در مورد سلول‌های آنها وجود دارد که از آنها محافظت می‌کند؟ ابتدا تیم کشف کرد که وقتی سلول‌های قلب تحت فشار شیمی‌درمانی قرار می‌گیرند، آنزیم‌های میتوکندری به سمت هسته سلول حرکت می‌کنند - یک پدیده غیرعادی. دکتر جلیس رحمان، نویسنده ارشد، پروفسور بنجامین گلدبرگ و رئیس بخش بیوشیمی و ژنتیک مولکولی UIC توضیح داد، اما آنها نمی‌دانستند که آیا این حرکت علت آسیب سلول است یا ابزار محافظت از آن. او گفت: «ما واقعاً نمی‌دانستیم به کدام سمت می‌رود.
تولید نسخه‌هایی از آنزیم‌های محافظ سلول
برای کشف این موضوع، محققان نسخه‌هایی از آنزیم‌ها را تولید کردند که به طور خاص به درون هسته حرکت کرده و میتوکندری را دور می‌زنند. آنها دریافتند که این جابجایی سلول‌ها را تقویت می‌کند و آنها را زنده نگه می‌دارد. آنها نشان دادند که این فرآیند هم در سلول‌های قلب تولید شده از سلول‌های بنیادی انسان و هم در موش‌هایی که در معرض شیمی‌درمانی قرار گرفته‌اند، کار می‌کند. رحمان که همچنین یکی از اعضای مرکز سرطان دانشگاه ایلینویز است، می‌گوید: «به نظر می‌رسد این مکانیسم جدیدی است که سلول‌های قلب می‌توانند از طریق آن در برابر آسیب‌های شیمی‌درمانی از خود دفاع کنند.
داروهای شیمی درمانی
داروهای شیمی درمانی نقش مهمی در درمان سرطان دارند. درک انواع داروهای شیمی درمانی می تواند به بیماران کمک کند تا با کمک انکولوژیست و تیم متخصصان مراقبت‌های بهداشتی خود تصمیمی آگاهانه بگیرند. زیرا شیمی درمانی بر مراقبت‌های بهداشتی در سطح سلولی تأثیر می‌گذارد. به گفته انجمن سرطان آمریکا (ACS)، «انواع مختلف شیمی درمانی یا داروهای شیمی درمانی برای درمان سرطان به تنهایی یا در ترکیب با سایر داروها یا درمان‌ها استفاده می‌شود. این داروها از نظر ترکیب شیمیایی (از چه چیزی ساخته شده اند)، نحوه تجویز و تجویز، میزان مفید بودن آنها در درمان انواع خاصی از سرطان و عوارض جانبی که ممکن است داشته باشند، بسیار متفاوت هستند. زیرا داروهای شیمی درمانی اثرات متعددی از جمله کند کردن تکثیر سلولی، بهبود نتایج بیمار و فشار بر سیستم مراقبت های بهداشتی دارند.
آسیب‌های شیمی‌درمانی
آنتراسایکلین‌ها مانند دوکسوروبیسین بخش مرکزی رژیم‌های درمانی در سرطان‌های خاص با مرگ‌ومیر بالااستفاده می‌شود. با این حال، آنتراسایکلین‌ها دارای اثرات خارج از هدف هستند و می‌توانند باعث آسیب قلبی عروقی شوند، بنابراین همین موضوع عوارض و مرگ و میر ناشی از آن را افزایش می‌دهند و همچنین استفاده از آنها را در بیماران در معرض خطر ابتلا به کاردیومیوپاتی محدود می‌کنند. این موارد حتی می‌تواند از مواردی که برای عود سرطان زمینه ای گزارش شده است بیشتر باشد.
سمیت قلبی ناشی از آنتراسایکلین
بسیاری از تحقیقات فعلی در مورد سمیت قلبی آنتراسایکلین بر مکانیسم‌های آسیب میتوکندری متمرکز شده‌اند که شامل آسیب DNA میتوکندری، استرس اکسیداتیو میتوکندری، اتصال آنتراسایکلین به کاردیولیپین‌های غشای داخلی میتوکندری، باز شدن منافذ انتقال میتوکندری و آپوپتوز می‌شود. علیرغم تلاش های گسترده، داروهای کاهش آسیب میتوکندری در کاردیومیوپاتی‌ها، مانند آنتی اکسیدان‌های میتوکندری، هنوز از نظر بالینی تایید نشده اند.
مکانیسم پاسخ به آسیب میتوکندری ناشی از آنتراسایکلین
یک رویکرد تکمیلی می‌تواند شناسایی مکانیسم‌های تطبیقی درون‌زا در پاسخ به آسیب میتوکندری ناشی از آنتراسایکلین و استفاده از چنین پاسخ‌های محافظ درون‌زا باشد، اما اطلاعات کمی در مورد چنین پاسخ‌های تطبیقی فرضی وجود دارد. با توجه به اینکه ژنوم هسته ای اکثریت قریب به اتفاق پروتئین‌های میتوکندری را کد می‌کند. بنابراین، این احتمال وجود دارد که پاسخ‌های تطبیقی به آسیب میتوکندری شامل ارتباط آسیب میتوکندری به هسته برای بازگرداندن سلامت میتوکندری باشد. آنزیم‌های چرخه TCA میتوکندری را می توان در هسته یافت و سطح آنها در طول استرس افزایش می‌یابد. بنابراین، حضور هسته‌ای آنزیم‌های چرخه TCA میتوکندری ممکن است یک حالت ممکن از سیگنال‌دهی میتوکندری به هسته را نشان دهد که می‌تواند پاسخ‌های تنظیمی تطبیقی را واسطه کند، زیرا متابولیت‌های تولید شده توسط آنزیم‌های میتوکندری می‌توانند به عنوان کوفاکتور برای تنظیم اپی ژنتیکی عمل کنند.
ارزیابی بالینی داده‌ها بر روی بیماران
در اینجا ما نشان دادیم که در پاسخ به سمیت ناشی از آنتراسایکلین، کاردیومیوسیت‌ها یک پاسخ محافظ درون‌زا را از طریق انتقال انتخابی دهیدروژنازهای چرخه TCA میتوکندری به درون هسته آغاز می‌کنند. این پاسخ تطبیقی از سلول‌ها در برابر مرگ سلولی ناشی از آنتراسیکلین محافظت می‌کند و عملکرد کاردیومیوسیت‌های زنده را در شرایط آزمایشگاهی و درون تنی حفظ می‌کند. این کشف احتمالات بالینی جدیدی را نشان می‌دهد. پزشکان می‌توانند تک تک بیماران را آزمایش کنند تا ببینند آیا سلول‌های قلب تولید شده از سلول‌های بنیادی شخصی‌سازی شده، با انتقال آنزیم‌های خود از میتوکندری به هسته سلول، به اندازه کافی از خود در برابر شیمی‌درمانی محافظت می‌کنند. اکنون پزشکان می‌توانند از بیمار خون بگیرند، از سلول‌های خونی سلول‌های بنیادی بسازند و سپس از آن سلول‌های بنیادی شخصی‌سازی‌شده برای تولید سلول‌های قلبی با ساختار ژنتیکی مشابه سلول‌های قلب بیمار استفاده کنند. رحمان گفت: "ارزیابی آسیب ناشی از شیمی درمانی و حرکت آنزیم از میتوکندری به هسته سلول‌های قلب در آزمایشگاه به تعیین پاسخ احتمالی بیمار به شیمی درمانی کمک می‌کند." نکته مهمتر اینجاست که در بیمارانی که محافظت ناکافی دارند، می‌توان با افزایش حرکت آنزیم و محافظت از سلول‌های قلب، این محافظت را افزایش داد.
گام بعدی مطالعه
محققان مشتاقند مطالعات بیشتری انجام دهند تا ببینند آیا این روش می‌تواند به جلوگیری از آسیب قلبی ناشی از بیماری‌های دیگر، مانند فشار خون بالا و حملات قلبی کمک کند، و اینکه آیا این روش در سلول‌های دیگر مانند سلول‌های رگ‌های خونی کار می‌کند یا خیر.
