Мақола
Кабуди метилен ва пиршавии ҳуҷайравӣ: таҷрибаҳо бо фибробластҳо чиро чен мекунанд
Як тафсири нодурусти маъмул чунин аст. Мақола гузориш медиҳад, ки кабуди метилен ба фибробластҳои дар муҳити парваришӣ парваришёфта зиёда аз 20 дучандшавии популятсия илова кардааст. Аз ин хонанда хулоса мебарорад, ки он ҳуҷайраҳои пиршударо хориҷ мекунад ё умри инсонро ба ҳамин андоза дароз мекунад. Чунин хулоса табиӣ менамояд. Аммо он дар ду нуқтаи алоҳида нодуруст аст.
Мушкилоти асосӣ мафҳумӣ аст, на рақамӣ. Дучандшавии популятсия, нишондиҳандаҳои пиршавӣ ва ченкунии теломерҳо ҳар кадом ба саволи дигар ҷавоб медиҳанд. Таҳқиқоти кабуди метилен бо фибробластҳоро беҳтар аст ҳамчун омӯзиши ба таъхир афтодани воридшавӣ ба ҳолати пиршавӣ дар як навъи ҳуҷайра дар зарфи лабораторӣ фаҳмид; ченкуниҳои митохондриявӣ ин тафсирро дастгирӣ мекунанд. Ин аз хориҷкунии интихобии ҳуҷайраҳои аллакай пиршуда фарқ дорад ва боз аз пиршавии тамоми организм низ ҷудо аст. Заминаи васеътари ин фарқият дар шарҳи чӣ гуна интиқоли электронҳо дар митохондрия энергияи ҳуҷайраро шакл медиҳад ва тарзи тафсири иддаоҳои таҳқиқотӣ дар бораи кабуди метилен баррасӣ мешавад.
Дучандшавии популятсия таърихи тақсимшавиро ҳисоб мекунад, на ҷавониро
Аксари натиҷаҳои асосӣ аз ҳуҷайраҳои IMR90 ба даст омадаанд: штамми муқаррарии фибробластҳои шуши ҷанини инсон, ки қобилияти маҳдуди тақсимшавӣ дорад. Дар таҳқиқоти аввалини кабуди метилен ва давомнокии ҳаёти репликативии фибробластҳои IMR90 киштҳои ҳуҷайравӣ мувофиқи ҷадвал ба муҳити нав гузаронида мешуданд ва дучандшавиҳои ҷамъшудаи популятсия то қатъ шудани тақсимшавии кишт сабт мегардиданд. Коркард дар сатҳҳои наномолярӣ, асосан дар 100 nM, ба киштҳо имкон дод, ки пеш аз қатъи тақсимшавӣ зиёда аз 20 дучандшавии иловагӣ ҷамъ кунанд.
Дучандшавии популятсия воҳиди ҳисоб аст. Он сабт мекунад, ки популятсия тақрибан чанд маротиба дучанд шудааст. Он мустақиман нишон намедиҳад, ки ҳуҷайраи алоҳида пиршуда, дар ҳолати оромӣ, тафриқашуда ё мурда аст. Кишт метавонад дучандшавиҳои бештар ба даст орад, зеро ҳуҷайраҳо қобилияти тақсимшавиро дарозтар нигоҳ медоранд, ҳуҷайраҳои камтар зери таъсири стресс барвақт аз тақсимшавӣ бозмемонанд ё шароит зерпопулятсияи фаъолона афзояндаро интихоб мекунад. Танҳо шумораи дучандшавиҳо ин роҳҳоро аз ҳам ҷудо карда наметавонад.
Аз ҳамин сабаб ҳисобҳои дучандшавӣ бо нишондиҳандаҳо якҷоя истифода мешаванд. Ҳисоб мегӯяд, ки афзоиш чӣ қадар давом кард. Нишондиҳандаҳо мегӯянд, ки ҳуҷайраҳои аз тақсимшавӣ бозмонда ё зиндамонда ба кадом ҳолат ворид шуданд.
Роҳнамои нишондиҳандаҳои ниҳоӣ: ҳар нишондиҳанда чиро ифода мекунад
Пиршавӣ дар кишти ҳуҷайравӣ фенотипест, ки аз якчанд ченкунии мустақил муайян мешавад. Ҳеҷ як рангкунӣ ё сафеда танҳо онро исбот намекунад.
Боздошти афзоиш бо аз даст рафтани синтези ДНК. Боздошти устувор бо коҳиши воридшавии BrdU ё EdU ба ДНК, морфологияи ҳамвор ва аз нав афзоиш наёфтан пас аз кишти такрорӣ санҷида мешавад. Ин боздошти вобаста ба пиршавиро аз ҳолати муваққатии оромӣ фарқ мекунад.
Бета-галактозидазаи алоқаманд бо пиршавӣ. Рангкунии SA-beta-gal фаъолияти лизосомаҳоро дар наздикии pH 6.0 нишон медиҳад. Фибробластҳои пиршуда ҳангоми зиёд шудани массаи лизосомаҳо аксаран натиҷаи мусбати рангкунӣ медиҳанд. Ин нишондиҳанда махсус нест, бинобар ин онро дар баробари нишондиҳандаҳои афзоиш ва молекулавӣ тафсир мекунанд.
Роҳҳои p16 ва p21. p16 тавассути CDK4 ва CDK6 ва роҳи RB амал мекунад. p21 аксаран тавассути p53 индуксия мешавад. Баланд шудани сатҳи онҳо далели боздошти афзоишро тақвият медиҳад, аммо ҳеҷ яке аз ин сафедаҳо танҳо ба пиршавӣ хос нест.
Ҳолати секреторӣ. Фенотипи секретории алоқаманд бо пиршавӣ, ё SASP, ба тағйирёбии ҷудошавии ситокинҳо, хемокинҳо, омилҳои афзоиш ва протеазаҳо ишора мекунад. Озмоишҳои РНК ё сафеда барои омилҳои SASP тавсиф мекунанд, ки ҳуҷайраҳо ба ҳамсояҳои худ чӣ гуна сигнал медиҳанд. Онҳо қобилияти репликативиро мустақиман чен намекунанд.
Оксидантҳо ва нишондиҳандаҳои митохондриявӣ. Мақолаҳо дар бораи кабуди метилен ҷанбаи митохондриявиро илова мекунанд: миқдор ва фаъолияти комплекси IV, истеъмоли оксиген, синтези гем, массаи мембрана, потенсиали мембрана, ATP ва сигналҳои оксидантҳо. Инҳо ҳолати мубодилаи моддаҳоро тавсиф мекунанд, ки бо ба таъхир афтодани боздошти афзоиш ҳамроҳ аст. Онҳо худ аз худ пиршавиро муайян намекунанд, аммо механизми пешниҳодшударо месанҷанд. Модели гардиши оксидшавӣ-барқароршавӣ, ки дар он NAD(P)H кабуди метиленро барқарор мекунад ва ситохроми c онро дубора оксид мекунад, дар ҳамон таҳқиқоти IMR90, ки гардиши оксидшавӣ-барқароршавиро бо кам шудани тавлиди оксидантҳо мепайвандад шарҳ дода шудааст. Мантиқи марбут ба воя ва тақсимшавӣ дар фармакологияи кабуди метилен ва таъсири он ба бофтаҳо баррасӣ мешавад.
Суръати кӯтоҳшавии теломерҳо. Воҳиди дуруст шумораи ҷуфтҳои асосҳои дар ҳар дучандшавӣ дар давоми ҳафтаҳо аздастрафта аст, на дарозӣ дар як лаҳзаи алоҳида. Кӯтоҳшавии сусттар маънои онро дорад, ки дар ҳар репликатсия дарозии камтар аз даст меравад. Ин маънои дарозшавиро надорад ва стресс метавонад тақсимшавии ҳуҷайраҳои IMR90-ро бо тағйироти ками теломерҳо қатъ кунад.
Муқоисаи се тарҳи таҳқиқот бо фибробластҳо
Маводи аслии ин саҳифа муқоисаи зер аст. Он навъи ҳуҷайра, таъсир, ченкунӣ ва маҳдудиятро дар як намоиш ҷамъ мекунад.
| Таҳқиқот | Ҳуҷайраҳо ва таъсир | Чӣ чен карда шуд | Чиро нишон дода наметавонад |
|---|---|---|---|
| Atamna ва ҳамкорон, FASEB J 2008 | Фибробластҳои муқаррарии IMR90, таъсири дарозмуддати кабуди метилен дар сатҳи наномолярӣ, 100 nM ҳамчун шароити стандартӣ | Дучандшавиҳои ҷамъшуда, миқдори комплекси IV, афзоиши истеъмоли оксиген аз 37 то 70 фоиз, синтези гем, пешгирӣ аз пиршавии бармаҳале, ки пероксиди гидроген ё кадмий ба вуҷуд меорад, ферментҳои марҳилаи 2 дар ҳуҷайраҳои HepG2 | Хориҷкунии ҳуҷайраҳои пиршуда санҷида нашудааст. Нишондиҳандаи ниҳоии дарозумрии ҳайвон ё инсон вуҷуд надорад. Давомнокии ҳаёти репликативӣ дар ин ҷо маънои дучандшавиҳо дар зарфи лабораториро дорад. |
| Atamna ва ҳамкорон, Redox Biology 2015, дар таҳқиқоти минбаъдаи механизмҳои AMPK ва биогенези комплекси IV тавсиф шудааст | Фибробластҳои IMR90, асосан кабуди метилен дар 100 nM, бо AICAR ҳамчун муқоисакунандаи фаъолсозии дарозмуддати AMPK | Тағйироти нисбати NAD ба NADH бо мурури вақт, фосфоршавии кӯтоҳмуддати AMPK, индуксияи PGC-1alpha ва SURF1, афзоиши фаъолияти комплекси IV зиёда аз 100 фоиз, оксидантҳо 28 фоиз камтар, кӯтоҳшавии сусттари теломерҳо, тақрибан 18 дучандшавии иловагӣ дар муқоиса бо тақрибан 2 ҳангоми истифодаи AICAR, набудани таъсир ба даври ҳуҷайра | Муқоиса бо AICAR аз ҷиҳати воя тақрибан 1000 маротиба ва аз ҷиҳати махсусияти таъсир фарқ мекунад, бинобар ин он намунаи фаъолсозиро месанҷад, на қувваи таъсирро дар шароити ҳамсон. Натиҷаи теломерҳо ба киштҳои тақсимшаванда дар давоми ҳафтаҳо дахл дорад. |
| Xiong ва ҳамкорон, Aging Cell 2016, дар таҳқиқоти фибробластҳои прогерия оид ба барқарорсозии митохондрияҳо ва ҳаста гузориш шудааст | Фибробластҳои ибтидоии пӯсти гирифтори прогерияи Хатчинсон-Гилфорд ва назоратҳои муқаррарии мувофиқ, асосан 100 nM дар давоми 5 то 12 ҳафта | Шакли митохондрияҳо бо микроскопияи флуорессентӣ ва электронӣ, ҳаракатнокӣ бо тасвиргирии зинда, супероксид, потенсиали мембрана, ATP, PGC-1alpha, нишондиҳандаҳои афзоиш ва пиршавӣ, инчунин барҷастагиҳои ҳаста, ҷойгиршавии прогерин, гетерохроматин ва ифодаи генҳо | Модели пиршавии бармаҳали хоси беморӣ, на пиршавии муқаррарӣ. Барқарорсозии морфология ва нишондиҳандаҳо маънои поксозӣ аз ҳуҷайраҳои пиршударо надорад. Самаранокӣ дар ҳайвонот ё нишондиҳандаи ниҳоии клиникӣ санҷида нашудааст. |
| Мақолаи шарҳии Xue ва ҳамкорон, Cells 2021, дар шарҳи кабуди метилен ҳамчун пайвастаи эҳтимолии зиддипиршавӣ ҷамъбаст шудааст | Ҷамъбасти адабиёт оид ба пиршавии мағзи сар, нейродегенератсия, пӯст, сиҳатшавии захмҳо ва прогерия | Кабуди метиленро ҳамчун пайвастаи каталитикии гардиши оксидшавӣ-барқароршавӣ муаррифӣ мекунад, ки метавонад қисмҳои роҳи интиқоли электронҳо дар комплексҳои I ва III-ро давр занад; ин дар заминаи назарияҳои радикалҳои озоди пиршавӣ баррасӣ мешавад | Танҳо ҷамъбасти тавсифӣ аст. Он фарзияҳоро тартиб медиҳад ва ҷойҳоеро нишон медиҳад, ки далелҳои клиникӣ ҳанӯз қатъӣ нестанд. |
Намунаи умумии сатрҳо аз ҳар як сатри алоҳида муҳимтар аст. Кабуди метилен бо вояи кам пайваста бо давраи дарозтари афзоиш, фаъолияти баландтари комплекси IV, сигналҳои камтари оксидантҳо ва морфологияи беҳтар алоқаманд мешавад. Тарҳи таҳқиқот дар тӯли вақт боқӣ мемонад: аз ҳуҷайраҳои тақсимшаванда оғоз мекунанд, дар давраи зиёдшавӣ онҳоро коркард мекунанд ва сабт мекунанд, ки тақсимшавӣ чӣ қадар давом мекунад. Ин сохтор метавонад иддаои таъхирро дастгирӣ кунад. Он бе тарҳи дигар иддаои хориҷкуниро дастгирӣ карда наметавонад.
Ба таъхир андохтани пиршавӣ маънои хориҷ кардани ҳуҷайраҳои пиршударо надорад
Таъхир маънои онро дорад, ки ҳуҷайраҳои тақсимшаванда пеш аз бозмондан муддати дарозтар тақсим мешаванд. Хориҷкунӣ, ки аксаран таъсири сенолитикӣ номида мешавад, маънои онро дорад, ки ҳуҷайраҳои аллакай пиршуда интихобан кушта мешаванд ё шумораашон кам мешавад, дар ҳоле ки ҳамсояҳои афзояндаи онҳо зинда мемонанд.
Адабиёти кабуди метилен дар бораи фибробластҳо сохтори якумро месанҷад. Киштҳо дар оғоз фаъолона афзоиш мекунанд, ҳангоми гузаронидани пайдарпай ба муҳити нав коркард мегиранд ва дертар аз тақсимшавӣ бозмемонанд. Аз ин рӯ, нишондиҳандаҳое чун SA-beta-gal, p16, p21 ва омилҳои SASP дертар пайдо мешаванд ё дар як марҳилаи муайяни гузаронидан сатҳи пасттар доранд. Ҳар гоҳ оғози пиршавӣ ба таъхир афтад, чунин намуна интизоршаванда аст. Он исбот намекунад, ки ягон ҳуҷайраи аллакай пиршуда хориҷ карда шудааст.
Иддаои таъсири сенолитикӣ тарҳи дигарро талаб мекунад: аввал киштро ба ҳолати пиршавии тасдиқшуда расондан, баъд пайвастаро истифода бурдан ва сипас бо ченкунии мустақими қобилияти зиндамонӣ ва марг нишон додан, ки ҳуҷайраҳои пиршуда нисбат ба назоратҳои афзоянда интихобан кам шудаанд. Танҳо паст шудани як нишондиҳанда кофӣ нест, зеро ифодаи он метавонад бе аз даст рафтани ҳуҷайраҳо тағйир ёбад ва ҳуҷайраҳои боқимондаи афзоянда метавонанд тамоми зарфро пур кунанд. Ҳеҷ яке аз чор манбаи овардашуда барои кабуди метилен чунин тарҳи камкунии интихобиро истифода намебарад. Аз ин рӯ, таърифи дақиқ ҳамоно фаъолияти ба таъхирандозандаи пиршавӣ ё зиддипиршавӣ in vitro аст, на таъсири сенолитикӣ. Ҷанбаи стресси оксидшавии ин фарқият дар шарҳи чӣ гуна ҳуҷайраҳо шаклҳои фаъоли оксигенро назорат мекунанд муфассалтар баён шудааст.
Натиҷаи сигналдиҳии кӯтоҳмуддат ин нуктаро равшантар мекунад. Дар таҳқиқоти IMR90-и соли 2015 кабуди метилен болоравии кӯтоҳи нисбати NAD ба NADH ва фосфоршавии кӯтоҳмуддати AMPK-ро ба вуҷуд овард. Баъдан PGC-1alpha ва SURF1 индуксия шуданд, ки ҳар ду бо биогенези комплекси IV алоқаманданд. Фаъолсозии дарозмуддати AMPK бо AICAR аз ҷиҳати дучандшавиҳои иловагӣ натиҷаи хеле заифтар дод.
Давомнокии ҳаёти репликативӣ дарозумрии инсон нест
Давомнокии ҳаёти репликативии ҳуҷайра шумораи дучандшавиҳоро пеш аз боздошти тақсимшавӣ дар зарфи лаборатории назоратшаванда бо оксиген, муҳити парваришӣ ва ҷадвали доимии гузаронидан ҳисоб мекунад. Дарозумрии инсон даҳсолаҳои рушд, масуният, низоми рагҳо, ҷойгоҳҳои ҳуҷайраҳои бунёдӣ, рафтор ва бемориро дар бар мегирад. Пайваста метавонад якумро дароз кунад, бе он ки дуюмро тағйир диҳад, ва аксари онҳо ҳамин тавр амал мекунанд.
Фибробластҳои прогерия мутатсияи муайяни LMNA доранд, ки прогерин ҳосил мекунад. Онҳо бо митохондрияҳои пора-пора ва камҳаракат, ATP-и паст, ҳастаҳои бадшакл ва аз даст рафтани гетерохроматин ҳамроҳанд. Кабуди метилен дар сатҳи наномолярӣ нишондиҳандаҳои митохондриявиро беҳтар кард ва нишондиҳандаҳои ҳастаиро ба таври назаррас барқарор намуд, аз ҷумла ҷудошавии прогерин аз мембрана. Ин барқарорсозии чашмгир дар сатҳи ҳуҷайра аст. Аммо он ҳанӯз натиҷаи фибробластҳо мебошад ва муаллифон санҷиш дар ҳайвонотро ҳамчун кори оянда пешниҳод карданд. Худи модели беморӣ дар кабуди метилен дар моделҳои прогерия ва пиршавии бармаҳал бештар баррасӣ мешавад.
Аз ин рӯ, рӯйхати зер барои хондани амалӣ муфид аст.
- Пурсед, ки коркард пеш аз боздошти тақсимшавӣ оғоз шуд ё баъд аз он ки боздошт устувор гардид. Оғоз пеш аз боздошт таъхирро дастгирӣ мекунад. Барои хориҷкунӣ оғози баъдӣ ва маълумоти марги интихобӣ заруранд.
- Пурсед, ки каҷи дучандшавии назоратӣ чӣ гуна тағйир ёфт. Бе дучандшавиҳои ҷамъшуда тағйироти нишондиҳандаҳо аз замина ҷудо мемонанд.
- Ҳадди ақал ду гурӯҳи нишондиҳандаҳоро талаб кунед, масалан нишонаи афзоиш дар баробари p16 ё p21 ва SA-beta-gal, на танҳо як рангкунӣ.
- Пурсед, ки теломерҳо чӣ гуна гузориш дода шуданд. Суръат ба ҳар дучандшавӣ бо мурури вақт маъно дорад. Як ченкунии дарозӣ дар як лаҳза чунин маъно надорад.
- Пурсед, ки чӣ доимӣ нигоҳ дошта шуд. Зичии ҳуҷайраҳо ҳангоми гузаронидан, оксиген, иваз кардани муҳити парваришӣ ва маҳлулҳои захиравии тоза ё кӯҳнаи кабуди метилен ҳама ба боздошти тақсимшавии фибробластҳо таъсир мерасонанд.
Бо чунин тарзи хондан, адабиёти фибробластҳо барои кабуди метилен нақши ҳамоҳанг, вале маҳдудро нишон медиҳад: пайвастаи аз ҷиҳати оксидшавӣ-барқароршавӣ фаъол дар вояи кам, ки пиршавии репликативии фибробластҳои инсонии дар муҳити парваришӣ парваришёфтаро ба таъхир меандозад ва ҳамзамон нишондиҳандаҳои митохондриявиро беҳтар мекунад. Тафсилоти қавитарини механизм ба сигналдиҳии кӯтоҳмуддати энергетикӣ ва биогенези комплекси IV дахл доранд, аммо дар ин мақолаҳо хориҷкунии ҳуҷайраҳои пиршуда ё дарозшавии умри инсон нишон дода нашудааст.