به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، سرطان به گروهی از بیماری‌ها اطلاق می‌شود که با رشد و گسترش کنترل‌نشده سلول‌های غیرطبیعی مشخص می‌شود و در حال حاضر علت اصلی مرگ‌ومیر در سراسر جهان است. محققان دانشگاه‌های کانکتیکات، ییل و جان هاپکینز در جدیدترین تحقیقات خود دریافتند که بعضی از سلول‌های سرطانی خاص توانایی فرار از محدودیت‌های ناشی از کمبود اکسیژن را دارند که این امر آن‌ها را قادر می‌کند به رشد خود ادامه دهند. یافته‌های مطالعات این دانشمندان به‌تازگی در مجله Cell Systems منتشر شده است.
یک کشف جالب‌توجه از سرطان
نزدیک به یک دهه پیش، محققان حین مشاهده سلول‌های سرطانی تحت هیپوکسی یا کمبود اکسیژن شاهد رخ‌دادن پدیده عجیبی بودند. به‌طور معمول با رشد و بزرگ شدن تومورها، اکسیژن آن‌ها به پایان می‌رسد و رگ‌های خونی جدید ایجاد می‌شود. این امر با کمبود اکسیژن همراه است که به‌عنوان هیپوکسی شناخته می‌شود.
هیپوکسی حالتی است که در آن اکسیژن به مقدار کافی در سطح بافت برای حفظ هموستاز کافی در دسترس نیست. این امر می‌تواند ناشی از اکسیژن‌رسانی ناکافی به بافت‌ها، به‌دلیل کمبود خون یا وجود محتوای کم اکسیژن در خون (هیپوکسمی) باشد. شدت هیپوکسی ممکن است از خفیف تا شدید متفاوت باشد و می‌تواند به اشکال حاد، مزمن یا حاد و مزمن ظاهر شود. در حالت عادی هیپوکسی به کند شدن رشد سلول‌ها منجر شود، اما محققان دریافتند که بعضی از سلول‌های سرطانی، تحت هیپوکسی نیز به رشد خود ادامه می‌دهند و همچنان بزرگ‌تر می‌شوند. این موضوع تا به امروز معمایی حل نشده بوده است.
محققان آمریکایی دریافتند که تعداد کمی از سلول‌ها با فریب دادن محدودیت‌های ناشی از کمبود اکسیژن و احیای سیگنال‌های خود امکان ادامه تقسیم و رشد سلول‌های خود را فراهم می‌کنند. حل معمای نحوه تقلب این سلول‌ها و چگونگی بهره‌گیری از این پدیده در تشخیص سرطان خیلی زود به کانون کار این محققان تبدیل شد.
فریب هیپوکسی و رشد سلول‌های سرطانی
سلول‌ها تحت پدیده هیپوکسی پروتئینی موسوم به HIF-1 را تثبیت می‌کنند که تنظیم‌کننده اصلی پاسخ اکسیژن در سلول‌ها است. زمانی که سطح اکسیژن پایین می‌آید، سیگنال‌دهی HIF-1 بالا می‌رود و سلول‌ها را به حالت غیرفعال وارد می‌کند. HIF-1 باعث توقف مکانیسم‌های تقسیم سلولی می‌شود و با استفاده از مقدار زیادی گلوکز، فرآیند تنفس بی‌هوازی را آغاز می‌کند. به این ترتیب HIF-1 سلول‌ها را به سمت ترشح پروتئین‌هایی سوق می‌دهد که رگ‌های خونی را به سمت خود جذب می‌کنند.
محققان آمریکایی در مطالعه جدید خود دریافتند که درصد کمی از سلول‌ها به جای تثبیت پروتئین HIF-1 آن را به نوسان درمی‌آورند و حین این نوسان، موفق می‌شوند از اثر تحمیلی آن فرار کنند و به‌رغم وجود سطح بسیار پایین اکسیژن به تقسیم خود ادامه می‌دهند.
محققان کشف این سلول‌های فریبکار را در میان جمعیتی از سلول‌های سرطانی پدیده‌ای بسیار جالب توجه توصیف کردند و توضیح دادند که این‌گونه نوسانات در بسیاری از سیستم‌های بدن قابل مشاهده است، اما تحقیقات نشان می‌دهد که به‌طور معمول در فعالیت پروتئین HIF-1 دیده نمی‌شود. آن‌ها نسبت به بررسی این امر علاقه نشان دادند که چگونه می‌توان نوساناتی این‌چنینی را به‌عنوان سیگنالی تشخیص داد که با تحریک ژن‌هایی خاص همراه است.
محققان آمریکایی همچنین دریافتند که سلول‌های سرطانی می‌توانند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند و امکان احساس میزان تراکم سلول‌های دیگر را برای هم فراهم آورند. زمانی که میزان HIF-1 به دلیل شرایط هیپوکسی بالا باشد، سلول‌ها بدون استفاده از اکسیژن انرژی تولید می‌کنند که یکی از محصولات جانبی این فرآیند، لاکتات است. لاکتات مولکولی است که درصورت فقدان اکسیژن کافی در ماهیچه‌ها حین ورزش باعث گرفتگی عضلات می‌شود.
ابتلاء به سرطان با تجمع حجم عظیمی از لاکتات در محیط سرطانی بدن همراه است و لاکتات اضافی حتی در شرایط کمبود اکسیژن سلول‌ها را مجبور به تنفس می‌کند. این امر باعث تخریب HIF-1 در لیزوزوم‌ها می‌شود که در اصل مراکز بازیافت سلول‌ها به‌شمار می‌روند.
نتیجه نهایی بررسی
پاسخ به هیپوکسی یک فرآیند بسیار تنظیم شده است، اما اطلاعات کمی در مورد پاسخ تک‌سلولی به شرایط هیپوکسیک وجود دارد. با این حال بررسی این پاسخ در رده‌های سلولی مختلف سرطانی و سلول‌های سرطانی مشتق از بیماران مبتلا نشان داد که پاسخ‌های هیپوکسیک در سلول‌های سرطانی فردی می‌تواند بسیار پویا و متغیر باشد و به سه دسته از جمله فعالیت نوسانی تقسیم می‌شود. علاوه بر این مشخص شد که پاسخ نوسانی با فراوانی لاکتات خارج سلولی در یک مکانیسم شبیه به حد نصاب تعدیل می‌شود. همچنین مشخص شد که فعالیت نوسانی HIF-1، مهار تقسیم سلولی ناشی از هیپوکسی را حفظ می‌کند و باعث سرکوب گسترده یا فعال شدن ژن‌های تنظیم‌شده در بسیاری از سرطان‌ها می‌شود که مکانیسمی را برای رشد تهاجمی در زیرمجموعه‌ای از سلول‌های تومور هیپوکسیک ارائه می‌دهد.
محققان با بهره‌گیری از اطلاعات جدید به‌دست‌آمده ضمن مطالعات خود، همچنین با بررسی ساختار ژنتیکی سرطان‌های مختلف انسانی دریافتند که بیشتر ژن‌ها در شرایط هیپوکسی مطابق انتظار رفتار می‌کنند، اما عملکرد گروهی از آن‌ها چندان منطقی به نظر نمی‌رسد زیرا ژن‌هایی که طی هیپوکسی فعال می‌شوند در شرایطی که هیپوکسی در حال نوسان بود غیرفعال شدند.
مطالعه دقیق‌تر این ژن‌ها به کشف پدیده‌ای جهانی منتهی شد؛ اینکه پدیده غیرفعال شدن ژن‌هایی که به‌واسطه نوسانات خاموش و غیرفعال می‌شوند، در اکثر سرطان‌ها رخ می‌دهد. این امر نشان می‌دهد که نوسان در سطوح HIF-1 احتمالاً با کاهش تعداد ژن‌های سرکوب‌کننده تومور به رشد سرطان در بیشتر انواع سرطان‌ها کمک کند. کشف این پدیده منحصربه‌فرد به چندین معما در مورد سرطان پاسخ داد و در عین حال راه‌های جدیدی را برای گسترش تحقیقات علمی آشکار کرد.
ترجمه از: مریم زمانی، خبرنگار ایمنا
نظر شما