اخبار علمی, مطالب
چگونه سلولها از خاطرات التهاب گذشته برای پاسخ به تهدیدهای جدید استفاده می کنند
هنگامی که یک بافت دچار التهاب می شود ، سلول های آن به یاد می آورند. پروتئین ها را در زمان اوج التهاب به مواد ژنتیکی خود می چسبانند ، سلول ها در آخرین درگیری خود در همان نقطه نشانه گذاری می شوند. در معرض بعدی ، حافظه التهابی شروع می شود. سلولها از تجربیات قبلی استفاده می کنند تا به طورموثرتری پاسخ دهند ، حتی به تهدیدهایی که قبلاً با آنها مواجه نشده اند. اگر زخم قبلاً در معرض مواد تحریک کننده مانند سم یا عامل بیماری زا قرار گرفته باشد ، پوست سریعتر بهبود می یابد. سلولهای ایمنی می توانند به ویروسهای جدید حمله کنند پس از آنکه واکسن به آنها آموخت که فقط یک ویروس را تشخیص دهند.
در حال حاضر ، یک مطالعه جدید در Cell Stem Cell مکانیسم پشت حافظه التهابی را توصیف می کند ، که معمولاً به عنوان ایمنی آموزش دیده نیز شناخته می شود و نشان می دهد که این پدیده ممکن است در انواع مختلف سلول ها باشد.
سامانتا بی. لارسن ، دانشجوی سابق تحصیلات تکمیلی آزمایشگاه ایلین فوکس در دانشگاه راکفلر ، می گوید: “این اتفاق در سلولهای کشنده طبیعی ، سلولهای T ، سلولهای دندریتیک پوست انسان و سلولهای بنیادی اپیدرمال در موش اتفاق می افتد.” مکانیسم قابل توجه است و ممکن است ماهیت متناوب و عودکننده اختلالات التهابی مزمن در انسان را توضیح دهد. ”
وقتی به سیستم ایمنی بدن خود فکر می کنیم ، از ایمنی خاصی استفاده می کنیم – آن دسته از سلول های T و سلول های B که با تجربه یا واکسیناسیون آموزش دیده اند تا خطوط خاص آخرین عامل بیماری زا را که به بدن ما نفوذ کرده است به خاطر بسپارند. اما برای بسیاری از سلولها یک استراتژی کمتر مشخص وجود دارد که به ایمنی مصون شناخته می شود. این تأثیر کوتاه مدت است ، اما دامنه وسیع تری دارد. ایمنی تربیت شده به سلولها اجازه می دهد تا با استفاده از خاطرات کلی التهاب به تهدیدهای جدید پاسخ دهند.
دانشمندان مدتهاست که شک دارند که حتی سلولهایی که به طور سنتی در پاسخ ایمنی دخیل نیستند دارای توانایی ابتدایی هستند که آسیب های قبلی را به خاطر بسپارند و از تجربه درس بگیرند. آزمایشگاه فوکس در مطالعه ای که در سال 2017 در Nature منتشر شد ، نشان داد که پوست موش که از تحریک بهبود یافته بود ، 2.5 برابر سریعتر از پوست معمولی هنگامی که بعدا در معرض سوزش قرار گرفت ، بهبود می یابد.
تیم فوکس پیشنهاد داد که یک توضیح می تواند تغییرات اپی ژنتیکی در خود ژنوم سلول های پوستی باشد. در طول التهاب ، مناطقی از DNA که معمولاً محکم در اطراف پروتئین های هیستون پیچیده شده اند ، باز می شوند تا پاسخ ژنتیکی به حمله را رونویسی کنند. حتی پس از نشستن گرد و غبار ، تعداد انگشت شماری از این حوزه های حافظه باز می مانند – و تغییر می کنند. برخی از هیستون های مرتبط با آنها از زمان حمله اصلاح شده اند و پروتئین هایی که به عنوان عوامل رونویسی شناخته می شوند به DNA در معرض آسیب چسبیده اند. اکنون یک سلول برای مبارزه بعدی خود تلاش می کند.
اما مکانیسم مولکولی که این فرآیند را توضیح داد و اینکه چگونه سلول می تواند از آن برای پاسخ به انواع التهاب و آسیب هایی که قبلاً ندیده بود استفاده کند ، یک راز باقی ماند.
بنابراین آزمایشگاه فوکس بار دیگر پوست موش را در معرض مواد محرک قرار داد و تغییرات سلول های بنیادی در پوست را مشاهده کرد. کریستوفر کاولی ، دانشجوی کارشناسی ارشد در آزمایشگاه فوکس می گوید: “ما روی مناطقی از ژنوم متمرکز شدیم که در طول التهاب قابل دسترسی می شوند و پس از آن در دسترس می مانند.” “ما این مناطق را حوزه های حافظه می نامیم و هدف ما کشف عواملی بود که آنها را باز می کند ، باز نگه می دارد و دوباره آنها را فعال می کند.”
آنها حدود 50،000 منطقه را در DNA سلول های بنیادی مشاهده کردند که برای پاسخ به تهدید باز شده بودند ، اما چند ماه بعد تنها حدود 1000 مورد باز و در دسترس باقی ماندند و خود را به عنوان حوزه های حافظه متمایز کردند. جالب است که بسیاری از این حوزه های حافظه همان مناطقی بودند که در روزهای اولیه التهاب پوست به طرز شگفت انگیزی ظاهر شده بودند.
دانشمندان عمق عوامل بیشتری پیدا کردند و مکانیسم دو مرحله ای را در قلب ایمنی تمرین شده کشف کردند. این فرآیند حول عوامل رونویسی ، پروتئین هایی که بیان ژن ها را کنترل می کنند ، و به عوامل رونویسی دوقلو که به JUN و FOS معروف هستند بستگی دارد.
فاکتور رونویسی STAT3 ویژه محرک ابتدا پاسخ می دهد ، برای هماهنگ سازی پاسخ ژنتیکی به ژن خاصی از التهاب استفاده می شود. این پروتئین را به JUN-FOS می دهد ، که روی مواد ژنتیکی دست نخورده قرار می گیرد. فاکتور رونویسی خاصی که زنگ اصلی را به صدا درآورد ، سرانجام به خانه باز می گردد. FOS با آرامش شناور می شود. اما JUN نگهبان است و از دامنه حافظه باز با گروهی از عوامل دیگر رونویسی محافظت می کند و منتظر نبرد بعدی خود است.
هنگامی که تحریک مجدداً ظاهر می شود ، JUN آماده است. به سرعت FOS را به حوزه حافظه بازمی گرداند و این دو نفر وارد نبرد می شوند. این بار ، هیچ عامل رونویسی خاصی برای پاسخ به نوع خاصی از التهاب لازم نیست. این سیستم به طور یک جانبه در پاسخ به تقریباً هرگونه استرس فعال می شود.
