١٩ أغسطس ٢٠١٩
جامعة نيويورك
المترجم : أبو طه/ عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم ٢٦١ لسنة ٢٠١٩
التصنيف: أبحاث هندسة حيوية
BROOKLYN, New York, Monday,
August 19, 2019 –
بعد عثورهم على أنماط الطاقة في السلوك الفيزيائي للخلايا تحت الإجهاد الموضعي ، تعرف باحثو كلية تاندون في جامعة نيويورك على أهداف لتشخيص وعلاج حالات كإرتفاع ضغط الدم والسكري وأم الدم (الأنروسما).
 |
| أعمدة مايكروية مرنة من بولي دايمثيل سايلوكسين PDMS مزروعة بخلايا عضلات وعائية للباحثين من معرفة حجم القوة الخليوية وطاقتها أثناء عملية تحصيل التوازن الداخلي - الإستنباب |
اكتشف الباحثون في كلية تاندون Tandon للهندسة في جامعة نيويورك طريقة جديدة للتعرف على حالة كل خلية لتوظيف مبادئ الهندسة الميكانيكية والفيزياء على العمليات التي أصبحت الآن مفهومة جيدًا على المستوى الكلي ، ولكن ليس على المستوى الخليوي: كيف تدفع عوامل الإجهاد stressors كإصابة ومرض الكائن الحي الدقيق إلى مستوى جديد من التوازن - وهي عملية بيولوجية لتحصيل "وضع طبيعي جديد" يسمى بالإستنباب/ الإتزان الداخلي allostasis أو homeostasis من خلال التغير (التحول) الفسيلوجي والسلوكي (انظر التعريف في ١، ٢) . نتائج الباحثين تحمل آثارًا رئيسية لتشخيص الأمراض المزمنة وانطلاقها (ابتدائها) كارتفاع ضغط الدم والسكري.
استخدم فريق البحث ، بقيادة ويكانغ تشن Weiqiang Chen ، أستاذ مساعد في الهندسة الميكانيكية والفضائية والهندسة الطبية الحيوية ، وفيتوريا Vittoria فلاميني ، الأستاذة المساعدة في الهندسة الميكانيكية والفضائية ، تصوير الخلايا الحية وأداة ميكانيكية ميكروية جديدة لممارسة apply ضغط فيزيائي (مادي) موضعي عابر transient على الخلايا بينما يقومون بقياس الإستجابات للإستباب الديناميكي وتوتر الهيكل الخليوي للخلايا (CSK) والبنويات الخليوية الأخرى ، الطاقات الخليوية، بشكل متزامن .
توضح الدراسة ، التي تحمل اسم "الآلية المتواسطة بالطاقة الدافعة للإستتباب الميكانيكي الخليوي Energy-Mediated Machinery - Allostasis " ، والتي ستنشر في مجلة ادڤانسد ماتيريالز Advanced Materials ، كيف قام الفريق بقياس الإجهاد الميكانيكي وطاقات الخلايا ومقارنة أنماط الإجهاد بتلك التي في خلايا المرضى الذين يعانون من حالات مزمنة كالسكري من النوع الثاني ، مما يسمح لهم ببناء نماذج تنبؤية لمرض السكري وغيره من الحالات.
لدراسة كيف "تعيد الخلايا تشكيل" نفسها من خلال العمليات الميكانيكية المتعلقة بالطاقة كإستجابةً للمثيرات الخارجية ، استخدم الفريق "ملاقط"tweezer طورها "تشن" والتي تستخدم نبضات الموجات فوق الصوتية و "الفقاعات المكروية microbubbles" الملتحمة attached بغشاء الخلية - نبضات تجعل الفقاعات مضطربة perturb - تمارس exert قوى ميكانيكية على الخلايا. قام الفريق بغرس خلايا اختبار الأوعية الدموية في الركيزة substrate التي تحتوي على أعمدة ميكروية micropillars من مادة البولي دايمثيل ساليوكسين polydimethylsiloxane (PDMS) المرنة. سمح لهم هذا الوضع بتحديد القوة الخليوية والطاقة أثناء العملية عن طريق قياس انحراف ركيزة الأعمدة المايكروبية micropillar ؛ المجهر الفلوريسينتي أتاح للفريق أن يراقب بصريًا كيف أعاد الإجهاد تنظيم الهيكل الخليوي للخلايا CSK ، خاصة مكوناته الأكتينية والميوسين myosin، (بروتيد العضلات) كالألياف المعدنية في إطار عجلة tire ممنطق بالفولاذ ، قد تصبح مختلة وظيفيًا ومشوهة تحت وطأة القوة.
باستخدام نتائج التجربة ، بنى الفريق نموذجًا جديدًا فيزيائيًا حيويًا للآلات الخليوية التي تعتمد على الطاقة لمعرفة الإستنباب (الإتزان الداخلي) في الخلايا. في هذه العملية ، الطاقة الخلوية لا توفر القوة الدافعة للتكيف فحسب ، بل توفر أيضًا تغذية استرجاعية سلبية للمساعدة في إعادة استتباب نظام الخلية.
وقال تشن: "قد يشير نمط الطاقة المنحرف وعدم تكيف الخلايا إلى تحول transformation في الحالة الصحية إلى سياقات مرضية pathological، كالسكري وارتفاع ضغط الدم أو الشيخوخة".
اختبر الباحثون نموذجهم على أربع تمثيلات من توتر الهيكل الخليوي للخلايا CSK والأكتين والميوسين ، والطاقة الصافية ، قبل وأثناء وبعد إدخال في خلايا عناصر كيميائية عوامل تولد أنماطاً خليوية معينة مختلة وظيفياً والتي هي أنماط شكلية للمرض: على سبيل المثال ، اضطراب في مثل هذه يمكن أن تؤدي بالهياكل الخليوية للخلايا CSK كألياف الأكتين إلى عملية تكيفية ضعيفة قد تكشف عن حالة مرضية كمرض السكري ، في حين أن النشاط المفرط في بلمرة الأكتين في الخلايا قد يتسبب في "إثارة تستغرق فترة طويلة" أو "نقص شديد في التفاعل" دون "انقطاع " بعد اضطراب perturbation في حالات مثل ارتفاع ضغط الدم.
وقالت فلاميني "توازن الطاقة هو بروكسي الصحة". "الطاقة والفيزياء متورطة في السلوكيات الخليوية ؛ برهنة المفهوم هو كيف يبدو نمط الطاقة لحالات مختلفة. لقد أظهرنا أنه يمكننا التنبؤ بذلك. "
"القدرة على تحقيق الاستقرار من خلال التغيير هي تكيف حيوي حاسم يسمح للكائنات الحية الدقيقة لتحقيق الاستقرار في تغيرات البيئة الداخلية والخارجية " ، كما أوضحت. ومع ذلك ، يظل من غير الواضح كيف يحدث ذلك في الخلية الواحدة. تناول بحثنا هذا السؤال لنظام خلية مفردة والتي تلعب فيه الطاقة دورًا رئيسيًا في هذه العملية. "
وأضاف ويكيانع Weiqiang ، "بالتعاون مع الزملاء في لانغون هيلث Langone Health في جامعة نيويورك، يركز الفريق على أمراض القلب والأوعية الدموية لأنها مرتبطة مباشرة بالسلوكيات الميكانيكية لخلايا الأوعية الدموية. الأنروسما aneurysm (أم الدم) ، على سبيل المثال ، يؤثر الالتهاب على البروتينات التي تنظم مرونة خلايا الأوعية الدموية. نحن نبحث الآن في القوة الميكانيكية التي وراء تطور أمراض مثل هذه."
سوف تبحث ورقة مقبلة في إمكانات هذا البحث في تسريع تشخيص المرض وانطلاق المرض في أم الدم.
مصادر من داخل وخارج النص
١-https://en.m.wikipedia.org/wiki/Allostasis
٢-https://ar.m.wikipedia.org/wiki/استتباب
المصدر الرئيسي
https://engineering.nyu.edu/news/research-using-mechanics-and-physics-could-predict-diseases-cause-cells-stress
للمواضيع المترجمة السابقة يرجى زيارة المدونة على صفحتنا على الإنترنت على هذا العنوان؛
https://sites.google.com/view/adnan-alhajji
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق