چاقی ساختار مولکولی سلول های کبد را تغییر می دهد. ساختار ترمیم کننده بیماری متابولیک را معکوس می کند

طبق مطالعه ای که توسط محققان دانشکده بهداشت عمومی هاروارد TH Chan انجام شد، سلول ها از معماری مولکولی خود برای تنظیم عملکردهای متابولیک خود استفاده می کنند و ترمیم ساختار سلول های بیمار به حالت سالم تر نیز می تواند متابولیسم را ترمیم کند.

گوخان هوتمیشلیگیل، پروفسور جیمز استیونز سیمونز، استاد ژنتیک و متابولیسم در مدرسه هاروارد چان و مدیر مرکز صبری اولکر، گفت: بیماری متابولیک مزمن، که شامل چاقی، دیابت، و بیماری‌های قلبی عروقی و کبدی است، بزرگترین مشکل بهداشت عمومی جهانی است. برای تحقیقات مواد مغذی، ژنتیکی و متابولیک. “مکانیسم نظارتی اساسی که ما کشف کردیم می تواند برای ارزیابی حساسیت – یا مقاومت – افراد به وضعیت بیماری مانند چاقی استفاده شود و تعیین کند که چه مراحلی مانند رژیم غذایی، مواد مغذی یا روزه داری باعث کاهش، حذف یا تشدید این موارد می شود. ما می‌توانیم مجموعه‌ای کاملاً جدید از استراتژی‌های درمانی را تصور کنیم که معماری مولکولی را هدف قرار می‌دهند، شبیه به بازسازی یک ساختمان بیمار یا جلوگیری از خراب شدن آن.”

این مطالعه در 9 مارس 2022 به صورت آنلاین منتشر شد طبیعت.

این مطالعه به سرپرستی محققان Güneş Parlakgül و Ana Paula Arruda در مرکز Sabri Ülker، نمونه‌های کبد موش‌های سالم و لاغر را با نمونه‌های موش‌های چاق مبتلا به بیماری کبد چرب مقایسه کرد. با استفاده از پلتفرم‌های محاسباتی متعدد – هوش مصنوعی، یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و شبکه‌های عصبی – و تصویربرداری با وضوح بالا با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی متمرکز پرتو یونی، Parlakgül، Arruda و همکارانش از موسسه پزشکی هاوارد هیوز بازسازی‌های سه بعدی را ایجاد کردند. ساختارهای تخصصی به نام اندامک ها در داخل سلول ها و تجزیه و تحلیل مقایسه ای معماری اندامک ها و سازماندهی سلول های کبدی از نمونه های لاغر و چاق انجام شد. از طریق این تجزیه و تحلیل، تیم تشخیص داد که چاقی منجر به تغییرات چشمگیر در معماری مولکولی درون سلولی، به ویژه در شبکه آندوپلاسمی (ER)، اندامکی که در ایجاد و شکل‌دهی پروتئین‌ها و لیپیدها نقش دارد، می‌شود.

سپس این تیم تا حدی ساختار ER را با استفاده از فناوری‌هایی که می‌توانند مولکول‌ها و پروتئین‌هایی را که می‌توانند غشاهای سلولی را تغییر شکل دهند، ترمیم کنند – که متابولیسم سلول‌ها را نیز ترمیم می‌کند. سلول‌های بازسازی‌شده طبیعی به نظر می‌رسند، متابولیسم لیپید و گلوکز را بسیار بهتر کنترل می‌کنند، و بدون استرس باقی می‌مانند و نسبت به محرک‌ها واکنش بیشتری نشان می‌دهند.

آرودا می‌گوید: «نتیجه واقعاً شگفت‌انگیز بود – وقتی ساختار ترمیم می‌شود، متابولیسم سلول نیز ترمیم می‌شود.» “آنچه در اینجا توضیح می دهیم یک روش کاملاً جدید برای کنترل متابولیسم با تنظیم ساختار مولکولی است که برای سلامتی و بیماری حیاتی است.”

تصاویر تولید شده از این تحقیق همچنین دقیق ترین تجسم تا به امروز از ساختارهای درون سلولی در حالی است که سلول ها هنوز در محیط بافت خود دست نخورده هستند. محققان دیگر قبلاً تصویربرداری مشابهی ایجاد کرده‌اند، اما بیشتر در تک سلولی یا در محیط کشت.

“تصویربرداری با وضوح بالا و تجزیه و تحلیل مبتنی بر یادگیری عمیق به ما کمک کرد تا متوجه شویم که تنظیم ساختاری محیط درون سلولی و معماری اندامک ها جزء کلیدی سازگاری متابولیک است. هدف قرار دادن این تنظیم ممکن است فرصت های درمانی برای درمان بیماری های متابولیک مانند دیابت و کبد چرب داشته باشد. بیماری، گفت: Parlakgül.

برای Hotamışlıgil، جلوه های بصری شگفت انگیز است. او گفت: “من برای اولین بار با پیچیدگی، زیبایی و هماهنگی ساخت و سازها در فضای داخلی بسیار شلوغ یک سلول مجذوب شدم.” “این مانند تماشای یک شاهکار هنری در حالی است که به مرکز یک سلول سفر می کنید.”