آخرین مطالب

یک پارادوکس بیولوژیکی بینش جدیدی در مورد راز سرطان ارائه می دهد


یک پارادوکس بیولوژیکی بینش جدیدی در مورد راز سرطان ارائه می دهد

کارلو مالی محقق مرکز زیست طراحی برای محاسبات زیستی، امنیت و جامعه در دانشگاه ایالتی آریزونا است. مالی همچنین محققی در مرکز بیودساین برای ایمونوتراپی، واکسن‌ها و ویروس‌درمانی و مرکز طراحی زیستی مکانیزم‌های تکامل در دانشگاه ایالتی آریزونا است. دانشیار دانشکده علوم زیستی ASU و مدیر مرکز تکامل سرطان آریزونا. اعتبار: موسسه طراحی زیستی در دانشگاه ایالتی آریزونا

سلول های بدن را می توان به عنوان اهداف کوچک تیراندازی با کمان در نظر گرفت که هر یک در برابر تیر مرگبار سرطان آسیب پذیر هستند. هر چه یک حیوان سلول های بیشتری داشته باشد و عمر طولانی تری داشته باشد، احتمال انباشته شدن جهش های سلولی مضر که در نهایت می تواند منجر به سرطان شود، بیشتر می شود. یا حداقل، این چیزی است که شهود نشان می دهد.

با این وجود، بسیاری از حیوانات بسیار بزرگ که دارای جمعیت سلولی عظیمی هستند، از جمله فیل‌ها و نهنگ‌ها، نه تنها تا سنین بالا زنده می‌مانند، بلکه میزان سرطان بسیار پایینی نیز دارند. این معمای بیولوژیکی نام پارادوکس پتو را دارد. به طور خلاصه، این پارادوکس می گوید که اندازه و طول عمر گونه ها باید متناسب با بروز سرطان باشد، اما داده های دنیای واقعی در بین گونه ها نشان می دهد که این ارتباط برقرار نیست.

در یک مطالعه جدید که در مجله منتشر شده است طبیعتکارلو مالی، محققی با مرکز بیودساین برای محاسبات زیستی، امنیت و جامعه در دانشگاه ایالتی آریزونا، به همراه همکاران بین‌المللی، پیامدهای اخیر پارادوکس پتو را بررسی کرده و آنچه علم در مورد سرطان در درخت زندگی می‌آموزد را برجسته می‌کند.

محققان بزرگترین پایگاه داده بین گونه ها را در نوع خود تجزیه و تحلیل می کنند – مجموعه ای از حیات پستانداران بالغ از سوابق باغ وحش که شامل 110148 فرد از 191 گونه است.

هدف این است که نرخ مرگ و میر سرطان گونه خاص را در طیف وسیعی از پستانداران ارزیابی کنیم، ادعاهای پارادوکس پتو را به روش کمی دقیق بررسی کنیم و مکانیسم‌های احتمالی سرکوب سرطان مربوط به مبارزه با این بیماری را در انسان و حیوان کشف کنیم.

این مطالعه فشرده ترین ارزیابی از پارادوکس پتو را تا به امروز ارائه می دهد. این یافته ها شواهد قطعی ارائه می دهد که خطر مرگ و میر ناشی از سرطان تا حد زیادی مستقل از توده بدن و امید به زندگی بزرگسالان در همه گونه ها است.

راه حل پارادوکس در این واقعیت نهفته است که تکامل اندازه و طول عمر بیشتر در گونه ها با تکامل همزمان مکانیسم های قوی مقاومت به سرطان همراه بوده است.

مالی همچنین در مرکز Biodesign برای ایمونوتراپی، واکسن‌ها و ویروس‌درمانی و مرکز Biodesign برای مکانیسم‌های تکامل در دانشگاه ایالتی آریزونا محقق است. او دانشیار دانشکده علوم زیستی ASU و مدیر مرکز تکامل سرطان آریزونا است.

نبرد بی وقفه

مبارزه با سرطان چند پیروزی اخیر به دست آورده است. بر اساس گزارش انجمن سرطان آمریکا، آمار سالانه برای سال 2020 نشان می دهد که بیشترین کاهش یک ساله در مرگ و میر ناشی از سرطان تاکنون ثبت شده است. با این حال، علیرغم پیشرفت های قابل توجه در تشخیص و درمان سرطان، این بیماری همچنان یکی از قاتل های اصلی است، با تخمین زده می شود بیش از 600000 نفر در سال گذشته تنها در ایالات متحده باشد.

مصیبت به انسان محدود نمی شود. در واقع، مطالعه جدید بار سرطان قابل توجهی را در بین گونه ها گزارش می دهد، به ویژه در میان برخی از پستانداران تحت مراقبت انسان، که در آن تعداد مرگ و میر ناشی از سرطان در جمعیت بالغ می تواند به 20 تا 40 درصد برسد.

در حالی که سرطان یک واقعیت زندگی در کل طیف گونه های چند سلولی روی زمین است، این بیماری در انتخاب قربانیان خود به سختی دموکراتیک است. برخی از گونه‌ها به دلایلی که محققان هنوز در تلاش برای حل آن هستند، نرخ سرطان به طور قابل توجهی بالاتر یا کمتر است.

مطالعه جدید برخی از شگفتی‌ها، از جمله آسیب‌پذیری غیرعادی بالای سرطان برخی از پستانداران گوشت‌خوار را بررسی می‌کند. مشخص شد که این اختلاف ارتباط نزدیکی با رژیم غذایی دارد، با بالاترین میزان سرطان در پستاندارانی که پستانداران دیگر مصرف می‌کنند، اگرچه عوامل دیگر نیز نقش مهمی دارند.

سلول های بیشتر، مشکلات بیشتر؟

ارگانیسم های چند سلولی، از ساده تا بسیار پیچیده، هنگام تقسیم سلول هایشان با چالش هایی مواجه می شوند. جهش‌های سلولی زمانی ایجاد می‌شوند که مکانیسم‌های کپی DNA نتوانند به طور صادقانه 6 میلیارد جفت باز کد ژنتیکی را تکرار کنند. عوامل محیطی مانند تشعشع نیز می تواند به یکپارچگی DNA آسیب برساند و منجر به جهش شود.

اکثر این جهش ها هیچ تأثیر محسوسی بر سلامت ارگانیسم ندارند. با این حال، برخی از آنها باعث ایجاد یک واکنش زنجیره ای ویرانگر می شوند که منجر به سرطان می شود، یک بیماری اغلب کشنده.

این مشکل زمانی تشدید می شود که ارگانیسم ها بزرگ شوند و سلول های بیشتری را در بدن خود به دست آورند. یکی دیگر از عوامل کلیدی تجمع جهش ها در طول زمان است که سن یک عامل خطر کلیدی برای سرطان است. این روند به راحتی در گونه های مختلف از جمله سگ ها و انسان ها مشاهده می شود.

اما در حالی که این قانون عقل سلیم در یک گونه خاص اعمال می شود، محققان وقتی به طیف گسترده ای از گونه های مختلف نگاه می کنند، چیزی کاملا متفاوت می بینند، جایی که گونه های بزرگ و طولانی مدت اغلب با نرخ پایین سرطان شکوفا می شوند.

این تناقض آشکار اولین بار توسط اپیدمیولوژیست ریچارد پتو بیان شد. او میزان سرطان را در انسان و موش مطالعه کرد و میزان بروز سرطان در این دو گونه را تقریباً معادل یافت. با توجه به اینکه انسان ها تقریباً 1000 برابر بیشتر از موش ها سلول دارند و 30 برابر بیشتر عمر می کنند، این یک معماست. حتی شگفت‌انگیزتر این مشاهده است که به نظر نمی‌رسد حیوانات وحشی بزرگ و با عمر طولانی، تمایل بیشتری به سرطان نشان دهند.

به نظر می رسد که طبیعت با مشکل سرطان در گونه های بزرگ و با عمر طولانی مواجه شده و به تعدادی راه حل رسیده است که بسته به گونه های درگیر متفاوت است. این مکانیسم‌های سرکوب سرطان ممکن است سرنخ‌هایی را برای سرکوب سرطان در حیوانات دیگر از جمله انسان ارائه دهند.

بررسی یک پارادوکس

اگرچه بینش های اساسی پارادوکس پتو مدت هاست شناخته شده است، تایید علمی چالش برانگیز بوده است. تا به حال، داده های موجود از نظر اندازه نمونه، توزیع سنی، ارتباط گونه ها و علت مرگ و میر برای نتیجه گیری محکم در حمایت از پارادوکس پتو کافی نبوده است.

مطالعه حاضر از مجموعه داده های بزرگی به نام سیستم مدیریت اطلاعات جانورشناسی (ZIMS) بهره می برد که اطلاعات دقیقی در مورد سن، جنس، وضعیت مرده/زنده و داده های پاتولوژیک پس از مرگ برای پستانداران بالغ غیر اهلی گردآوری می کند. این انبار غنی از اطلاعات متقابل گونه ها برای تجزیه و تحلیل کامل پارادوکس پتو بسیار مهم بود.

خطر ابتلا به سرطان در بررسی باغ وحش در میان گوشتخواران مشاهده شد. این ممکن است به دلیل استفاده از پروژستین ها و سایر اشکال پیشگیری از بارداری هورمونی و همچنین به تعویق افتادن بارداری در حیوانات باغ وحش باشد. هر دو عامل با ایجاد سرطان های انسانی و همچنین در گربه های غیر اهلی مرتبط هستند.

با این حال، محققان به این نتیجه رسیدند که روش‌های پیشگیری از بارداری نمی‌توانند به طور کامل خطر ابتلا به سرطان را در میان گوشتخواران توضیح دهند. اگر آنها می توانستند، سوگیری جنسی واضحی در داده ها مشهود بود و گوشتخواران ماده نرخ سرطان بالاتری را نشان می دادند. در عوض، به نظر می رسد یک عامل کلیدی تعیین کننده رژیم غذایی باشد.

رژیم به عنوان سرنوشت؟

گوشتخواران معمولاً از رژیم غذایی پرچرب و کم فیبر استفاده می کنند که یک عامل خطر شناخته شده برای سرطان است. از آنجایی که گوشتخواران در بالای زنجیره غذایی قرار دارند، می توانند آلاینده ها یا سایر ترکیبات سرطان زا را در سطوح غلیظ تری بخورند که حیواناتی که در زنجیره غذایی پایین تر به نظر می رسند.

علاوه بر این، مصرف گوشت می تواند گوشتخواران را در معرض عوامل بیماری زا قرار دهد که با فرآیندهای تشکیل سرطان مرتبط هستند. ویروس‌ها به‌ویژه می‌توانند خطر سرطان قابل‌توجهی داشته باشند، به طوری که 10 تا 20 درصد از همه سرطان‌ها منشأ ویروسی دارند.

تجزیه و تحلیل بیشتر داده های باغ وحش نشان داد که در میان گوشتخواران، آنهایی که مهره داران دیگر را به عنوان بخشی از رژیم غذایی خود مصرف می کردند، در مقایسه با گوشتخوارانی که به ندرت یا هرگز پستانداران دیگر را مصرف نمی کنند، بالاترین میزان سرطان را داشتند. داده ها حاکی از هزینه بالایی از نظر خطر سرطان برای رژیم غذایی گوشتخوار، به ویژه رژیم غذایی غنی از طعمه پستانداران است.

سایر عواملی که می تواند بر میزان سرطان در این حیوانات تأثیر بگذارد عبارتند از تنوع کم میکروبیوم، میزان ورزش بدنی در اسارت یا سایر عوامل فیزیولوژیکی. برخلاف گوشتخواران، نشخوارکنندگان کمترین خطر ابتلا به سرطان را در میان پستانداران داشتند.

صحبت کردن با حیوانات

نتایج مطالعه مفروضات اصلی پارادوکس پتو را تایید می کند. داده ها هیچ ارتباط معنی داری بین خطر مرگ و میر ناشی از سرطان و توده بدن در بین گونه ها نشان نمی دهد، نشان می دهد که انتخاب طبیعی مکانیسم های مقاومت به سرطان در حیوانات بزرگ چیزی است که به طور قابل توجهی خطر سرطان زایی آنها را کاهش می دهد.

این مکانیسم‌های متنوع در حال حاضر به کانون تحقیقات فشرده برای پتانسیل آنها برای جلوگیری از این بیماری کشنده، هم در حیوانات وحشی و هم در انسان تبدیل شده‌اند، اگرچه بسیاری از موارد ناشناخته باقی مانده است. این مطالعه مبنایی را برای کاوش های بیشتر در این زمینه فراهم می کند و قدرت داده های جانورشناسی را برای تحقیقات سرطان در آینده برجسته می کند.


این مطالعه نتیجه می گیرد که سرطان یک بیماری همه گیر پستانداران است


اطلاعات بیشتر:
Orsolya Vincze، خطر سرطان در پستانداران، طبیعت (2021). DOI: 10.1038/s41586-021-04224-5. www.nature.com/articles/s41586-021-04224-5

ارائه شده توسط دانشگاه ایالتی آریزونا

نقل قول: یک پارادوکس بیولوژیکی بینش های جدیدی را در مورد راز سرطان ارائه می دهد (2021، 22 دسامبر) بازیابی شده در 22 دسامبر 2021 از https://medicalxpress.com/news/2021-12-biological-paradox-insights-mystery-cancer.html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به غیر از هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوای مذکور فقط به هدف اطلاع رسانی ایجاد شده است.