مولکولهای مضر – دی کربونیل‌ها – محصول تجزیه گلوکز هستند که مزاحم کار پپتیدهای ضد میکروب موسوم به «سیستم دفاعی بتا» در کنترل عفونتها می‌شوند. این تیم پژوهشی کشف کرد که چگونه دو نوع دی‌کربونیل – یکی متیل‌گلیکوزال (MGO) و دیگری گلوکوزال (GO) – ساختار پپتیدهای دفاعی بتا (hBD-2) را در بدن انسان تغییر می‌دهند تا آنها نتوانند با التهاب و عفونت مبارزه کنند.
یافته‌های آزمایشگاهی دانشمندان، در نهایت می‌تواند به طراحی و بهبود کیفیت داروهای پپتیدی ضد میکروبی برای افراد مبتلا به دیابت که به سختی می‌توانند عفونت بدن خود را کنترل کرده و زخمهای آنها نیز به آهستگی درمان می‌شود کمک کند.
در صورتی که دانشمندان بتوانند در آینده آزمایش‌هایی روی حیوانات و بافتهای انسان انجام دهند، شواهدی مبتنی بر اینکه این دی‌کربونیل‌ها از طریق چه مکانیسمی در دیابت کنترل نشده، عملکرد بتا و سیستم ایمنی بدن را تضعیف می‌کنند به دست خواهد آمد.
رویکرد اصلی در این پژوهش، «تجزیه و تحلیل طیفی جرم» بود. این مفهوم شامل تفسیر الگویی است از نحوه توزیع یونها توسط بدن، که به عنوان جرم شناخته می‌شود، و سپس مولکولهای منحصربفرد که در محدوده این جرم تعریف شده‌اند و به عنوان طیف جرم شناخته می‌شوند.
دانشمندان آزمایش‌هایی را برای مقایسه طیف جرم، پتانسیل از بین بردن باکتریها و توانایی جذب سلول ایمنی توسط hBD-2 یکبار در معرض دی‌کربونیل و یکبار بدون حضور آن انجام دادند. سیستم دفاعی بتا ابتدا در معرض فعالیت دو دی‌کربونیل مهم – MGO و GO که هر دو با بالا رفتن قند خون افزایش پیدا می‌کنند- قرار گرفت. تجزیه طیفی جرم نشان داد که MGO واکنش‌پذیرتر از GO بوده و بنابراین آزمایشهای مربوطه با قرار دادن hBD-2در معرض MGO انجام شد.
در ابتدا محققان طیف جرم hBD-2 را در هر دو حالت با هم مقایسه کرده و دریافتند که در hBD-2 قرار گرفته در معرض دی‌کربونیل، علاوه بر اتصال آن به باقیمانده‌های چند اسیدآمینه، دی‌کربونیل با دو اسید آمینه با بار مثبت نیز یک پیوند برگشت‌ناپذیر در نزدیکی سطح پپتید hBD-2 برقرار می‌کند. اهمیت بارهای مثبت و منفی در یک پروتئین به دلیل تاثیری است که آنها می‌توانند بر عملکرد پروتئین داشته باشند. بارهای آرژنین – اسید آمینه سازنده اکثر پروتئینها – نیز ممکن است بر چگونگی تعامل پروتئین با ترکیبات دیگر مانند سلولها و باکتریها تاثیر بگذارد که این تاثیر بستگی به محل تجمع این بارها در پروتئین دارد.
پس از آن، hBD-2 ها در هر دو حالت ازنظر توانایی کشتن باکتریها مورد مقایسه قرار گرفتند. hBD-2 بدون حضور دی‌کربونیل کاملا در متوقف کردن باکتریها موثر بود در حالیکه دیگری تا حد زیادی توانایی‌های خود را از دست داده بود.
پس از چندین بار تکرار این آزمایش‌ها به وضوح یک کاهش چشمگیر در سطح توانایی سیستم دفاعی بتا در مهار رشد و نابود کردن باکتریها مشاهده شد و این به دلیل هجوم MGO به hBD-2 بود.
در نهایت، محققان اثرات MGOبر نقش حیاتی hBD-2 در پاسخ اولیه سیستم ایمنی بدن را بررسی کردند. hBD-2 نه تنها از ورود میکروبها، باکتریها و ویروس‌ها به بدن ممانعت می‌کند بلکه یک پیام هشدار به سیستم ایمنی بدن در رابطه با هجوم آنها ارسال می‌کند. ویژگی‌های سیستم ایمنی بدن به گونه‌ای است که می‌تواند همان لحظه و بعدها در آینده میکروبها را شناسایی کند. hBD-2 از طریق جاذبه شیمیایی سلولهای ایمنی خاص، مرحله بعدی واکنش سیستم ایمنی بدن را که «مصونیت تطبیقی» نامیده می‌شود فعال می‌کند.
برای آزمودن اثر جاذبه شیمیایی، دانشمندان اثرات دی‌کربونیل را بر قابلیتهای hBD-2 بررسی کردند. سلولهای ایمنی بدن انسان معمولا واکنش‌پذیر بوده و توسط hBD-2 جذب می‌شوند. این سلولها در معرض MGO درصد زیادی از توانایی دفاعی خود را از دست می‌دهند.
برای مراحل بعدی این تحقیق، مطالعات روی مدلهای حیوانی یا بافتهای انسان، به بررسی یافته‌های آزمایشگاهی در مورد اثرات زیانبار دی‌کربونیل روی خانواده سیستم دفاعی بتا یا پپتیدهای ضدمیکروب نیاز خواهد داشت. این مطالعه به ویژه در بین افراد مبتلا به دیابت که قند خون آنها کنترل نشده است اهمیت بسزایی دارد.
بدن انسان مکانیسم‌های دفاعی خاصی در برابر مولکولهایی مانند دی‌کربونیل دارد، اما بیماری‌های مزمن مانند دیابت اثر این مکانیسم‌های دفاعی را که مسئول حفظ سطح دی‌کربونیل هستند تحت‌الشعاع قرار می‌دهند. از این رو، تجمع دی‌کربونیل ممکن است توانایی سیستم دفاعی بتا را در کنترل موثر التهاب و عفونت کاهش دهد.
در حال حاضر، فعال نگه‌داشتن سیستم دفاعی بتا با کنترل قند خون از طریق رژیم غذایی و دارو میسر است. اما امروزه نیاز به توسعه و طراحی پپتیدهای ضدمیکروب موثر، داروهای کاهنده قندخون و درمان‌های موثرتر با عوارض جانبی کمتر برای کمک به خنثی کردن فعالیت دی‌کربونیل‌ها واقعا احساس می‌شود.
میلیونها نفر در جهان به دیابت مبتلا هستند که می‌توانند از بهبود اثربخشی عملکرد دفاعی بتا بهره‌مند شوند. اینکه این کار دقیقا چگونه انجام خواهد شد هنوز روشن نیست، اما کنترل قندخون یا از طریق تغییر سبک زندگی (رژیم غذایی و ورزش) و یا از طریق دارو، یک رویکرد منطقی در به حداقل رساندن عفونت در مبتلایان به دیابت به نظر می‌رسد. امید است این یافته‌ها برای پیدا کردن راه‌حل مناسب کمک کننده باشد.
این پژوهش به تازگی در نشریه PLOS ONE منتشر شد.
No tags for this post.