نقشه قلب چه چیزی را نشان می دهد؟

مانند مغز، قلب ما نیز دارای شبکه پیچیده ای از سلول هاست که باعث کارکرد درست آن می شود و به سیستم هدایت قلبی (CCS) معروف است.

به گزارش تکناک، در این مقاله برخی از اسرار CCS را برای شما بازگو کرده ایم.

محققان موسسه ولکام سانگر و کالج امپریال لندن با موفقیت از سلول‌های سیستم هدایت قلبی قلب (CCS) نقشه‌برداری کردند.

آنها در مطالعه جدید خود که به تازگی منتشر شده اند، ابزاری به نام Drug2cell نیز پیشنهاد کرده اند که می تواند تاثیر هر نوع درمان دارویی جدید را بر قلب انسان پیش بینی کند.

CCS شبکه پیچیده‌ای از ماهیچه‌ها، گره‌ها و سیگنال‌ها در دیواره‌های قلب ما است که باعث تپش قلب ما می‌شود. محققان نه تنها  CCS، بلکه در مجموع 75 نوع سلول را در هشت ناحیه قلب بررسی کردند.

دکتر جیمز کرانلی، محقق ارشد این مطالعه گفت: سیستم هدایت قلبی برای ضربان منظم و هماهنگ قلب ما حیاتی است، اما متاسفانه تاکنون سلول‌هایی که آن را تشکیل می‌دهند، به خوبی بررسی نشده اند.

محققان ادعا می کنند که این اولین بار است که چنین نقشه برداری دقیقی از سلول های قلب انسان به دست آمده است. اطلاعات حاصل از مطالعه آنها می تواند درک ما از قلب را به شدت بهبود بخشد.

این مطالعه با تعریف نمایه‌های این سلول‌ها (CCS) و همچنین سوله‌های چند سلولی که در آنها زندگی می‌کنند، رازهای زیادی را فاش کرد. این درک عمیق‌تر راه را برای درمان‌های ضد آریتمی بهتر و هدفمند در آینده باز می‌کند.

مطالعه حاضر بخشی از برنامه Human Cell Atlas (HCA) است که یک ابتکار تحقیقاتی جهانی است که هدف آن ترسیم کامل 37.2 تریلیون سلول تشکیل دهنده بدن انسان است. بیش از 2900 دانشمند در 94 کشور بر روی این پروژه پیشگام کار می کنند.

روش های مختلفی برای نمایه سازی سلول هایی که اندام های مختلف بدن ما را تشکیل می دهند، وجود دارد. یکی از این روش‌ها، رونویسی فضایی است که به دانشمندان اجازه می‌دهد تا رشته‌های RNA داخل ژنوم یک سلول را بررسی کنند.

دکتر کرانلی و گروهش سلول‌های قلب سالم و بیمار را مطالعه کردند و تفاوت‌ها را در رونوشت‌های RNA مربوطه آنها ترسیم کردند. این تفاوت ها تغییرات مولکولی را که در طی زمانی که یک سلول سالم به یک سلول بیمار تبدیل می شود، نشان می دهد.

برخی از یافته های کلیدی که توسط محققان فاش شده است عبارتند از:

• سلول‌های گلیال که در مغز نیز یافت می‌شوند، توجه محدودی در قلب دریافت کرده‌اند. این مطالعه تعامل فیزیکی آن‌ها را با سلول‌های CCS نشان می‌دهد که یک نقش حمایتی حیاتی آنها را نشان می‌دهد. به طور خاص، به نظر می رسد سلول های گلیال با سلول های ضربان ساز ارتباط برقرار می کنند، پایانه های عصبی را به سمت آنها هدایت می کنند و به آزادسازی انتقال دهنده عصبی گلوتامات که ضربان قلب و برون ده قلبی را تغییر می دهد، کمک می کنند.
• برخی از سلول‌های ماهیچه‌ای در قلب بیمار، پپتید ناتریورتیک مغز (BNP) تولید می‌کنند که هورمونی است که به عنوان یک نشانگر زیستی بالینی برای تشخیص نارسایی قلبی عمل می‌کند. محققان کشف کردند که حتی سلول‌های سالم قلب نیز مقداری BNP تولید می‌کنند و با افزایش مستعد نارسایی قلب، تعداد این سلول‌ها افزایش می‌یابد.
• سیستم ایمنی بدن برای محافظت از قلب انسان در برابر تهدیدات داخلی و خارجی طراحی شده است. به عنوان مثال، سلول‌های پلاسما که درست خارج از سطح قلب ما قرار دارند، آنتی‌بادی‌هایی را آزاد می‌کنند تا از قلب در برابر عفونت‌هایی که بر اندام‌های مجاور مانند ریه‌ها تأثیر می‌گذارند، محافظت کنند.

متین آوکیران، مدیر بنیاد قلب بریتانیا و متخصص در این زمینه می‌گوید: این تحقیق با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، جزئیات بیشتری در مورد سلول‌هایی که بخش‌های تخصصی قلب انسان را تشکیل می‌دهند و نحوه ارتباط آن سلول‌ها با یکدیگر، ارائه می‌کند.

وی افزود: یافته‌های جدید در مورد سیستم هدایت الکتریکی قلب و تنظیم آن، احتمالاً می تواند رویکردهای جدیدی را برای پیشگیری و درمان اختلالات ریتمی که می‌تواند عملکرد قلب را مختل کرده و حتی ممکن است کشنده باشد، باز کند.

اهمیت ابزار drug2cell

مؤسسه بیوانفورماتیک اروپایی یک “پایگاه داده غیر اتوماتیک” را مدیریت می کند که حاوی اطلاعات مربوط به میلیون‌ها مولکول فعال زیستی است که رفتاری شبیه دارو از خود نشان می‌دهند.

محققان از این اطلاعات برای ایجاد ابزار درمانی drug2cell خود استفاده کردند که براساس پایگاه داده گسترده‌ای از 19 میلیون تعامل دارو-هدف در پایگاه داده ChEMBL موجود در EBI استفاده می‌کند. این ابزار قادر است پیش‌بینی کند که چه سلول‌هایی به احتمال زیاد با دارو جدید هدفمند شده و عوارض جانبی آن دارو چیست.

برخی از داروهایی که برای کاهش وزن یا برای درمان دیابت استفاده می شوند ضربان قلب را تندتر می کنند. حتی دانشمندان نمی دانند چرا این اتفاق می افتد، اما به لطف ابزار drugs2cell، محققان توانستند فعالیت سلول های ضربان ساز را در برابر چنین داروهایی پیش بینی کنند.

مکانیسم فعال‌سازی و سرکوب ژن‌های سلول‌های ضربان‌ساز به‌ویژه در انسان مشخص نیست. این موضوع برای بهبود سلول درمانی و به منظور تسهیل تولید سلول های ضربان ساز یا جلوگیری از از بین بردن خود به خودی سلول ها، مهم است. دکتر کازوماسا کانمارو، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: با درک این سلول‌ها در سطح ژنتیکی فردی، می‌توانیم به طور موثر راه‌های جدیدی برای بهبود درمان‌ بیماری های مربوط به قلب، ایجاد کنیم.

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.