كيف تؤثر عوامل النسخ على خلايا بيتا المنتجة للأنسولين؟

كشفت دراسة حديثة كيف تؤثر عوامل النسخ داخل الخلايا الفردية على هوية الأنسولين ووظيفته وعلى إنتاج خلايا بيتا في البنكرياس.

الدراسة أجراها مختبر جوزيف باس، أستاذ الطب في تشارلز إف كيترينج، ورئيس قسم الغدد الصماء.

أهمية الساعة البيولوجية للخلية

وجد العمل السابق من مختبر باس أن الساعة البيولوجية للخلية - مجموعة عوامل النسخ التي تعمل على تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها كل 24 ساعة - ضرورية لخلايا بيتا لتنظيم إنتاج الأنسولين في البنكرياس.

وعلى وجه التحديد، اكتشف العلماء أن مناطق معينة في جينوم خلايا بيتا تحتوي على عوامل نسخ متخصصة تتحكم في إنتاج الخلايا وإطلاق الأنسولين في أوقات محددة من النهار والليل.

في الدراسة الحالية، هدف الباحثون إلى فهم كيف يحدد هذا التوقيت اليومي نوع ووظيفة الخلايا داخل الأنسجة متعددة الخلايا، مثل البنكرياس.

باستخدام تسلسل الخلية الواحدة لتحليل خلايا بيتا من خلايا الجزر البشرية، ومجموعات من الخلايا في البنكرياس التي تحتوي على بيتا وغيرها من الخلايا المنتجة للهرمونات، لاحظ الباحثون تعبير أحد التوقيعين الجزيئيين الفريدين: حالة التهابية (تدعم بقاء الخلية)، أو حالة إشارات الخلية التي تتضمن مسارات النسخ «التي تحدد النسب».

وقال بنجامين وايدمان، الطالب في برنامج تدريب العلماء الطبيين (MSTP) والمؤلف الرئيسي للدراسة: «كنا نعلم دائمًا أن الساعة البيولوجية، على الأقل في خلية بيتا، كانت مهمة حقًا، لكننا اكتشفنا هنا أنه يبدو أن هناك دورًا إضافيًا للمساعدة في تعزيز هوية الخلية أو التحكم فيها ومساعدتها على التبديل بين هاتين الحالتين المختلفتين».

وأضاف: «هذه الحالة الالتهابية وهذه الحالة الأكثر تحديدًا للنسب حيث تبدو أكثر وظيفية».

وفي نماذج الفئران، وجد الباحثون أيضًا أن الإشارات الأساسية التي تحدد تطور خلايا بيتا المشفرة بواسطة عامل النسخ PDX1 تتفاعل مع هذه المسارات لقمع إشارات الالتهاب أو إيقافها.

وقال باس، الذي يعمل في مجال البحث العلمي: «إذا بدأت خلايا بيتا تفقد وظيفتها كخلايا منتجة للأنسولين، فإن ما يظهر هو مجموعة من الجينات التي تشارك في تحديد ما إذا كانت الخلية ستعيش أو تموت وتنتمي إلى مسارات نقل الإشارة التي نسميها الالتهابات».

توضح النتائج كيف يحمي PDX1 خلايا بيتا من الإجهاد والالتهابات، علاوة على ذلك، يحفز إشارات الساعة البيولوجية لدعم وظيفة خلايا بيتا ونموها بشكل سليم.

وثال وايدمان: «نعتقد أن بعض هذه المبادئ قد يتبين أنها تشارك في الإشارات المهمة في إخبار الخلية بما يجب أن تكون عليه هويتها، وفي الحفاظ على تلك الهوية، وتشغيل وإيقاف نمو الخلية، لذا فهذه عمليات عامة جدًا».

وأضاف: «من المحتمل أن تجد تطبيقات في سياقات الأنسجة المختلفة، وخاصة في الخلايا المناعية».

قد يكون لهذه النتائج أيضًا آثار على الأمراض الأيضية، وخاصة مرض السكري من النوع الثاني، وهو الشكل الأكثر شيوعًا لمرض السكري، والنوع الأول أو سكري الأحداث، وقد تفيد الاستراتيجيات العلاجية المستقبلية، وفقًا لباس.

عندما تفقد خلية بيتا قدرتها على إيقاف أو قمع إشارات الالتهاب وبقاء الخلية، فإنها تصبح أكثر عرضة للإشارات الواردة التي تؤدي إلى موت الخلايا ومسارات الالتهاب. إحدى نقاط الدخول الرئيسية لهذه الإشارات في خلية بيتا هي مستقبل يسمى مستقبل بيتا IL-1.

تشير النتائج إلى أن حجب مستقبل بيتا IL-1 قد يعزز إنتاج الأنسولين في الخلية ويمكن أن يكون استراتيجية فعالة لعلاج نقص أنسولين الدم، والذي يتميز بانخفاض تركيز الأنسولين في الدم. ومع ذلك، هناك حاجة إلى مزيد من البحث، وفقا لباس.

وقال باس: «ما نعتقد أننا تعلمناه هو شيء أساسي حول ما قد يحدد الخصائص الأساسية للخلايا التي تعمل بشكل جيد وتشكل البنكرياس السليم مقابل الخلايا غير القادرة على إنتاج الأنسولين».