وبلاگ

۲-۶-۳٫ گونه‌های واکنشگر اکسیژن
یکی از سیستم­های فعال در سلول که در بسیاری از فرایند­های سلولی دخیل می­باشد، سیستم اکسیداسیون- احیا (Redox) است؛ که مجموعه ­ای از اکسیدان­ها و آنتی‌اکسیدان­ها می­باشد. از جمله مهمترین عوامل اکسید کننده داخل سلولی گونه­ های واکنش‌پذیر اکسیژن (ROS)^[42] هستند، که در طی متابولیسم هوازی به صورت ثابت در ارگانیسم­ها تولید می­ شود و نسبت به اکسیژن، اکسید کننده‌های مؤثرتری هستند و واکنش‌پذیری بالاتری دارند. در داخل سلول عوامل احیا کننده و آنتی‌اکسیدان هم وجود دارند که مسمومیت‌زدایی از این گونه­ های اکسیژن واکنش‌پذیر را به عهده دارند. هنگامی­که تعادل آن­ها به هم می­ریزد وضعیت به صورت فشار اکسایشی یا استرس‌های اکسیداتیو تعریف می­ شود. اگر فشار اکسایشی پایدار باشد صدمات حاصله بر مولکول‌های زیستی بر روی هم انباشته می­ شود و سرانجام اثرات بیولوژیک متعدد را از تغییرات در انتقال سیگنال و تجلی ژن گرفته تا میتوززایی، تکثیر، جهش­زایی، تمایز، مرگ و سرطان را سبب می­ شود (۴۹و۱۲). به عبارت دیگر سیستم ردوکس با تأثیر روی هورمون­ها سایتوکاین­ها و فاکتورهای رشد و تأثیر روی انتقال سیگنال وقایعی را که سلول با آن روبه­رو است را سبب می‌شود. امروزه توجه خاصی به رده­ای از سلول­ها به نام سلول­های بنیادی معطوف شده است؛ زیرا این سلول­ها این قابلیت را دارند که به انواع مختلف سلول­ها در طول زندگی و رشد متمایز شوند. و از آن­ها می­توان در تولید سلول­ها و نهایتاً بافت­های مختلف استفاده کرد. در این مطالعه برآنیم که تأثیر سیستم ردوکس را روی تکثیر و تمایز سلولی بررسی کنیم.
۲-۶-۴٫ ROS و منابع تولید آن
اعضای خانواده ) ROSشامل رادیکال­های هیدروکسیل، آنیون سوپراکسید و اکسیژن منفرد و پراکسید هیدروژن) از مسیر‌های مختلفی در سلول تولید می­شوند (شکل ۱). در سلول­های هوازی مهمترین منابع ^۲-O زنجیره انتقال الکترون میتوکندری و NADPH سیتوکروم P450 در شبکه آندوپلاسمی‌می­باشد. منابع دیگر تولیدکننده ROS عبارتند از هیپوگزانتین، گزانتین اکسیداز، NADPH اکسیداز، لیپواکسیژناز، سیکلواکسیژناز دی اکسیژناز­ها، اکسیداز‌ها، سلول­های فاگوسیت مانند نوتروفیل و ماکروفاژ و … است (۵۵).
ثابت شده که غلظت پایین در حدود ^۶-۱۰ تا ^۸-۱۰مولار H₂O₂ می ­تواند رشد سلول‌های فیبروبلاست را تحریک کند. غلظت­های بیشتر ROS می ­تواند کاهش تعداد سلول­ها را سبب شود. افزایش میزان ROS در سلول‌های یوکاریوت سبب توقف رشد، القای پیری، آپاپتوزیس و نکروزیس می­ شود. رشد سلول­های فیبروبلاست در غلظت ۳ تا ۱۵ میکرو مولار H₂O₂اتفاق می­افتد و توقف رشد در غلظت‌های ۱۲۰ تا ۱۵۰ میکرو مولار آن دیده می­ شود. غلظت ۵/۰ تا ۱ میلی‌مولار H₂O₂ سبب آپاپتوز و غلظت بیش از ۵ میلی مولار آن سبب نکروز می­ شود (۲۴).
شکل ۲-۱۳٫ منابع تولید کننده ROS
۲-۶-۵٫ سیستم اکسیداسیون- احیا و تکثیر سلولی
رسپتورهای تیروزین­کیناز با فاکتورهای رشد فعال می­ شود و آبشار حاصل از فسفریلاسیون تیروزین را به راه می­اندازند. سپس زیر واحد کاتالیک PI3K و P58 فعال می­ شود که در نهایت منجر به تغییر شکل Rac-1 به فرم فعال GTP می­ شود. NADPH اکسیداز شامل NOX1 و NOX4، H₂O₂ لازم را در پاسخ به فاکتورهای رشد ایجاد می­ کند فرم فعال GTP می ­تواند به طور مستقیم با NOX1^[43] در غشا باند شود.NOX1 به عنوان واسطه­ای برای تولید یون سوپراکسید عمل می­ کند و قسمتی از آن تبدیل به H₂O₂ می­ شود و در نهایت MAPk کینازها فعال می­ شود که منجر به جفت و جور شدن فاکتور رونویسی AP-1 می­گردد و تکثیر سلولی را فراهم می ­آورد (۱۲). P38 MAPK به طور مستقیم مسئول القاء تکثیر سلولی است. فعال شدن فاکتور رونویسی Jun c-و ATF-2 این فرضیه را تقویت می­ کند (۴۳). ثابت شده که H₂O₂آزاد شدن اسید آراشیدونیک و تولید ^[۴۴]PGE2 را از طریق فعالیت MAPKs /PKC /^[45]EGFR /+2 Ca افزایش می‌دهد که در نهایت منجر به تکثیر سلولی در سلول‌های بنیادی جنینی (ES) ^[۴۶]موش می‌شود (۵۸).

شکل ۲-۱۴٫ سیستم اکسیداسیون- احیا و تکثیر سلولی. H₂O₂ میزان +۲ Ca داخل سلولی و فعالیت PKC را افزایش می‌دهد که این منجر به فعال شدن مسیر‌های MAPKs شامل P44/42 وp38 و JNK/^[47]SAPK می‌شود سپس ^[۴۸]cPLA2 فعال می‌شود و آزاد شدن اسید آراشیدونیک را تحریک می‌کند. MAPKs همچنین EGFR را فعال می‌کند که فسفریلاسیون cPLA2 آزاد شدن اسید آراشیدونیک را موجب می­ شود. از سوی دیگر +۲ Ca/ PKC فعالیت NF-κB را القا و آن هم فعالیت ۲-^[۴۹]Cox را تحریک می‌کند که آن هم موجب تولید PGE2 می‌شود و تکثیر سلولی ES ^[۵۰]را تحت‌تأثیر قرار می‌دهد (۵۸).
۲-۶-۷٫ ردوکس و تمایز سلول­های بنیادی
بیان انواع NADPH اکسیدازها توسط سلول­های بنیادین
مطالعات اخیر نشان از نقش آنزیم­ های NOX در فرایند تمایز سلول­های بنیادین جنینی موش دارند. به عنوان مثال بیان انواع مختلف NOX در رده­های سلولی DBA/252^[51] و D3^[52] از سلول­های بنیادین جنینی موش نشان داده شده است و مشخص شده که آنزیم­ های خانواده NOX شامل NOX1، NOX2، NOX4 و DUOX1^[53] در این رده­های سلولی موجود بوده و به صورت مشابهی رده سلولی بنیادین جنینی DBA/252 p38 نیز این آنزیم­ها را بیان می­ کنند.
نقش ROS تولید شده توسط آنزیم­ های NOX در روند تمایز سلول­های بنیادین خونی انسان بررسی شده است. در این سلول­ها NOX2 و NOX4 به همراه زیر واحدهای تنظیمی p67phox^[54]، p47phox^[55] و p40phox^[56] مشاهده شده است. کشت HSCها تحت شرایط‌هایپوکسی یا در حضور آنتی­اکسیدان­ها از تمایز این سلول­ها جلوگیری کرده و به حفظ خاصیت چندتوانی آن­ها کمک می کند. NOX‌ها نقش حس­گر O₂ و منبع ROS را دارند که به عنوان پیامبرهای redox در فعالیت مسیرهای سیگنال­دهنده درون سلولی که منجر به تولید میتوکندری، بقای سلول و تمایز سلول‌های بنیادین خونی می­ شود، به کار برده می­شوند (۱۳).
شکل ۲-۱۵٫ نقش ROS در چرخه‌ی سلولی
غلظت ROS لازم برای تمایز سلول­های بنیادین تولید شده توسط NOX‌ها می ­تواند در آبشارهای سیگنال­دهنده به کار برده شود که این امر منجر به رونویسی ژن­های هدایت کننده تمایز به سوی رده­های سلولی بافت­های خاص و متعدد می­گردد. سلول­های تمایز نیافته بیشتر پراکسیده می‌شوند و یا می­توان گفت محیط درون­سلولی احیا شده کمتری در مقایسه با سلول­های تمایز نیافته دارند (۴۴).
۲-۶-۸٫ ردوکس و تمایز سلول بنیادین جنینی به سلول­های ماهیچه صاف (SMC)
ثابت شده است که H₂O₂ مشتق از NOX4 برای تمایز SMC^[57] از سلول­های بنیادین جنینی حیاتی است. دیده شده که در طی تمایز سلول بنیادین جنینی βTGF- اتوکرین، NOX4 را فعال می­ کند. در نتیجه H₂O₂ تولید می­ شود که SRF^[58] و انتقال آن به هسته، جایی که ممکن است یک کمپلکس فعال‌کننده میوکاردین تشکیل دهد را تنظیم می­ کند. βTGF- یک تنظیم­کننده برای تمایز SMC است. βTGF- هم­چنین یک القاکننده کلیدی برای تمایز سلول اجدادی/ بنیادین به سمت میوفیبروبلاست و SMC می­باشد. نتایج نشان می­دهد که NOX4 شریک اصلی اتصال و ارتباط βTGF- با فاکتور رونویسی فرودست می­باشد. مشخص شده که میزان پروتئین TGF-β و mRNA به طور چشمگیری در طی تمایز SMC تنظیم می­ شود که نشان می­دهد βTGF- عملکرد مهمی در تمایز SMC میانجی­شده با NOX4 دارد (۱۰۴).
۲-۷٫ نیتریک اکسید
نیتریک اکسید (NO)^[59] یک گاز محلول و فعال است که در واکنش‌های شیمیایی و فیزیکی در اتمسفر و توسط سلول‌های جانوری و گیاهی از اسید آمینه آرژینین بوجود می‌آید و بدلیل کوچک و قابل انتشار بودن می تواند از غشا سلولی عبور کند و بعنوان یک سیگنال بیولوژیکی استفاده شود.
یک رادیکال آزاد دو اتمی ‌که شامل یک اتم نیتروژن و یک اتم اکسیژن می‌باشد.
بسیار واکنش پذیر است.
بسیار کوچک است بنابراین به راحتی از بین غشای سلولی عبور می‌کند.
NO یک مولکول نشانگر مهم است که در بسیاری از بافتها برای تنظیم فرایندهای فیزیولوژیکی متنوعی عمل می‌کند. نقش آن اولین بار توسط چندین گروه که برای تشخیص عامل تشدید کننده حالت استراحت رگ خونی و تنظیم خاصیت ارتجاعی عروق کوشش می‌کردند، کشف شد. این عامل فاکتور شل کننده مشتق از اندوتلیوم (EDRF) نامیده شد. در آغاز به نظر می‌رسید که پروتئینی شبیه اکثر مولکول‌های نشانگر باشد. کشفی که ثابت کرد این عامل در واقع نیتریک اکسید است توجه بسیاری را جلب کرد.
در حال حاضر اثبات شده است که نیتریک اکسید در بسیاری از فرایندهای بیولوژیکی از جمله انتقال عصبی و دفاع ایمنی و تنظیم مرگ تدریجی سلول (آپوپتوزیس) نقش دارد. نیتریک اکسید یک مولکول با عمر بسیار کوتاه در حد چند ثانیه است که توسط آنزیم معروفی به نام نیتریک اکسید سنتاز (NOS) تولید می‌شود. از آنجایی که NO یک مولکول کوچک است به سرعت در طی غشا سلولی پخش می‌شود و بسته به شرایط می‌تواند مسافتی بیش از چندین هزار میکرون را طی کند. اثرات بیولوژیکی آن به وسیله واکنشش با تعدادی از نشانه‌ها و اهداف مثل گروه‌های هم، گروه‌های سولفیدریل و خوشه‌های آهن و روی اعمال می‌شود. این گستردگی در اهداف برای NO تعداد زیادی سیستم که NO را بعنوان مولکول تنظیمی استفاده می‌کنند توضیح می‌دهد. بنابراین نتیجه تنظیم یا کنترل غیر طبیعی سنتز NO بر تعدادی از فرایندهای مهم بیولوژیکی اثر می‌گذارد و در ایجاد بسیاری ار بیماری‌ها نقش دارد.
۲-۷-۱٫ سنتز نیتریک اکسید
اکسید نیتریک از L- آرژنین سنتز و ساخته می‌شود.
این واکنش توسط سنتز اکسید نیتریت کاتالیز می‌شود (۱۹).
COO-
C
(CH2)3
NH
C
H2N
H
NH2+
Arginine
NOS
NADPH
+ O2
NADP+
COO-
C
(CH2)3
NH
C
H
+H3N
N
+
H2N