واحد علوم پايه
پرسنل
حسين گلستانپور
پژوهشگر
دكتري ژنتيك
علي دهقاني فيروزآبادي
پژوهشگر
ali.dehghani.molmed@gmail.com
ü dehghani@ssu.ac.ir
بهنام ابراهيمي
پژوهشگر
bhnmebrahimi@yahoo.com
https://scholar.google.com/citations?user=nys1Eq0AAAAJ&hl=en
************************************************************************************
واحد مطالعات سلولي و مولكولي
مقدمه و معرفي
نوع بشر همواره در گذر تاريخ با بيماريهاي مختلف روبرو بوده است. بسياري از بيماريهايي كه امروزه خيلي ساده درمان ميشوند در گذشته عامل مرگ و مير بسيار بوده اند. پس از كشف واكسن آبله توسط ادوارد جنر يا با كشف آنتيبيوتيك پنيسيلين توسط الكساندر فلمينگ بسياري از انسانها از بيماريهاي عفوني جان سالم بدر ميبرند. امروزه نيز مشكلات و بيماريهايي وجود دارند كه هنوز درمان قطعي ندارند و دانشمندان در سرار جهان به دنبال درمان اين بيماريها ميباشند، از جمله پاركينسون، آلزايمر، صرع، ضايعات نخاعي، ديابت، بيماريهاي پوستي و سوختگيها، مشكلات مفاصل و استخوان و سكته قلبي كه منجر به مردن بافت عضله قلب و درنهايت مرگ افراد ميشود. يكي از گزينههايي كه امروزه براي درمان اين بيماريها مورد توجه خاص جوامع علمي جهاني قرار گرفته است استفاده از سلولهاي بنيادي است. به دليل تنوع پذيري و توانائي تمايزهاي مختلفي كه سلولهاي بنيادي دارند دانشمندان علوم مختلف سعي ميكنند استفاده خود را از اين سلولها ببرند يا از اين سلولها در زمينه علمي و پژوهشي خود استفاده كنند. بعنوان مثال در دانشگاههاي كشور خودمان شاهد اين هستيم كه در بيشتر مراكز تحقيقاتي علوم اعصاب، پوست و بيماريهاي پوستي، ديابت، كبد و بيماريهاي كبدي و همچنين قلب و عروق آزمايشگاههاي سلولهاي بنيادي راه اندازي شده است و همه اين آزمايشگاهها سعي ميكنند از اين تكنولوژي نوظهور در جهت اهداف خود استفاده كنند. آزمايشگاه بيولوژي مولكولي و سلولهاي بنيادي مركز تحقيقات قلب و عروق يزد با هدف پژوهش در زمينههاي جداسازي و كشت انواع سلولهاي بنيادي مزانشيمي و پرتوان القائي و تبديل و تمايز آنها به سلولهاي عضله قلب (كارديوميوسيت)، ايمونولوژي و كارديولوژي مولكولي سكته قلبي (Myocardial Infarction) و نارسائي قلبي با استفاده از مدلهاي حيواني ايسكمي حاد و مزمن قلبي، استفاده از سلولهاي بنيادي در اين مدلها و بازسازي (Regeneration) عضله مرده قلب فعاليت ميكند.

معرفي سلولهاي بنيادي
ويژگي عمومي سلول بنيادي:
طبق تعريف سلول بنيادي Stem Cell به سلول تمايز نيافتهاي اطلاق ميشود كه حداقل دو ويژگي زير را در سطح يك سلول دارا باشد (شكل 1-1)[Verfaillie et al., 2002]:
1. توانايي تقسيمات مكرّر خودبازسازي Self-Renewal: سلول بنيادي با هر تقسيم ساده ميتوزي دو سلول دختر بوجود مي آورد. يكي از اين سلولها همانند سلول مادري اين توانايي (تقسيمات مكرّر خودبازسازي) را در خود حفظ ميكند و همچنان به تقسيم ادامه ميدهد، ولي سلول ديگر از چرخه ي تقسيمات پيدرپي خارج شده و وارد مسير تمايزي ميشود. مكانيسم يا مكانيسم هايي كه تعيين ميكنند كدام سلول دختري همچنان ويژگي بنيادي بودن را حفظ كند و كدام يك وارد مسير تمايزي شود چندان شناخته شده نيست. اما برخي عوامل كه در سلول مادري حضور دارند و در تعيين سرنوشت سلول مؤثر هستند ممكن است تنها وارد يك سلول شده و سرنوشت آنرا تغيير دهند. عوامل محيطي كه از خارج بر سلول اثر دارند نيز ميتوانند سرنوشت آنرا عوض كنند [Raff., 2003].
2. قدرت تمايز به بيشاز يك نوع سلول: آن سلول دختري كه وارد مسير تمايز ميشود توانايي آنرا دارد كه به چند سلول مختلف تمايز يابد. مثلا سلول بنيادي خون ساز انواع سلولهاي خوني اعم از رده ي لمفوئيد و ميلوئيد را ميسازد. سلول بنيادي عصبي به سلولهاي نوروني، آستروسيت و اليگودندروسيت و سلول بنيادي مزانشيمي به سلولهاي اوستئوبلاست، كندروبلاست و آديپوسيت تمايز مييابند [Verfaillie et al., 2002].

سلول بنيادي در مسير تمايز ابتدا به سلول پيش ساز Precursor تبديل ميشود. سلول پيش ساز هنوز قدرت تمايز را از دست نداده است و قبل از تمايز كامل ميتواند با چندبار تقسيم تعداد سلولهاي تمايز نيافته را افزايش دهد. در حقيقت مرز چندان مشخصي بين سلول بنيادي با سلول پيش ساز وجود ندارد و بايد گفت اينها اصطلاحاتي است كه از طرف پژوهشگران به صورت نه چندان شفاف بكار ميرود. (البته بعضي تفاوتها در سطح مولكولي به اين نوع طبقه بندي نيز كمك ميكند. مثلا در اغلب سلولهاي بنيادي انسان فعاليّت تلومراز ديده ميشود، اما در بيشتر سلولهاي پيش ساز انساني آنزيم تلومراز خاموش است [Raff., 2003].
سلولهاي بنيادي را بر حسب ميزان پتانسيل تمايزي شان در چند سطح طبقهبندي ميكنند [Wagers et al., 2004]:
· همه توان Totipotent سلولي است كه ميتواند به تمام انواع سلولهاي روياني و خارج روياني تمايز يابد. بعضي از سلولهاي گياهي (حتي سلولهاي تمايز يافته گياه) از اين نوع ميباشند، چرا كه از يك سلول ميتوان يك گياه كامل بدست آورد.
· پرتوان Pluripotent سلولي است كه ميتواند به تمام انواع سلولهاي سه لايه روياني اكتودرم، مزودرم و اندودرم تمايز يابد. سلولهاي بنيادي روياني Embryonic Stem Cells (ESCs) از اين نوع ميباشند.
· چندتوان Multipotent سلولي است كه ميتواند به مجموعهاي از چند رده سلولي تمايز يابد. بيشتر سلولهاي بنيادي بزرگسال Adult Stem Cells از اين نوع هستند.
· محدودتوان Oligopotent سلولي است كه ميتواند به تعداد محدودي از چند رده سلولي تمايز يابد در حقيقت پتانسيل تمايزي اين سلول از سلول چندتوان كمتر است.
· تكتوان Unipotent اين نوع سلول بنيادي تنها ميتواند به يك نوع سلول تمايز يابد.
انواع سلول بنيادي
سلولهاي بنيادي را بر حسب منبع بدست آوردن آنها به دو دسته كلي تقسيم بندي ميكنند:
سلول بنيادي روياني
از توده سلولي داخلي مرحله بلاستوسيست رويان بدست ميآيند. اين سلولها توانايي تقسيم نامحدود و تمايز به سلولهايي از هر سه لايه روياني را بطور in vitro و همچنين in vivo دارا هستند و لذا جزء سلولهاي بيشتوان به شمار ميآيند. سلولهاي بنيادي موش در اوايل دهه 1980 ميلادي [Evans et al., 1981] و سلولهاي بنيادي انسان اولينبار در سال 1998 جداسازي شدند [Thomson et al., 1998]. سلولهاي بنيادي روياني با داشتن پتانسيل بيشتواني ارزش و كاربرد زيادي در مطالعه رشد و تكوين انسان در دوران روياني، كشف داروهاي جديد و بررسي اثرات آنها و ترميم بافتهاي آسيب ديده دارند [Conley et al., 2004]. امّا عليرغم اين ويژگي هاي مفيد، داراي مشكلات و نقاط ضعفي نيز ميباشند:
· تهيه سلولهاي بنيادي روياني كار دشواري است و مستلزم انجام لقاح آزمايشگاهي و كشت رويان تا حدود روز پنجم (در انسان) است تا رويان به مرحله بلاستوسيست برسد. آنگاه بايد سلولهاي توده سلولي داخلي را برداشته و روي سلولهايي مانند فيبروبلاست جنين موش كشت داد. اين در حالي است كه تهيه سلولهاي بنيادي بزرگسال به نسبت راحتتر است و اغلب نيازي به سلولهاي لايه مغذي Feeder Layer ندارند.
· اگر اين سلولها به قصد ترميم بافت آسيب ديده پيوند زده شوند، چون از فرد ديگري گرفته شدهاند، مشكل دفع پيوند از سوي دستگاه ايمني ميزبان را دارند[Raff., 2003].
· مطالعات حاكي از آن است كه اگر سلولهاي بنيادي روياني موش به حيوان بالغي كه با دهنده سازگاري بافتي هم دارد پيوند زده شوند، احتمال بروز تومور ناشي از آنها خيلي زياد است[Raff., 2003].
· استفاده از سلولهاي بنيادي روياني همواره همراه با مخالفتها و ملاحظات اخلاقي ميباشد [Raff., 2003].
1-2-2 سلول ب
نيادي بزرگسال
اين سلولها از بافتهاي مختلف فرد بالغ بدست ميآيند. در گذشته تصور ميشد كه سلول بنيادي تنها در بافتهاي خاصي همچون مغز استخوان، پوست و روده كه ميزان تقسيم و ريزش سلولي بالايي دارند وجود دارد. امروزه اعتقاد بر اين است كه اگر نگوئيم همه، بيشتر بافتهاي فرد بالغ داراي سلول بنيادي هستند و يا اينكه ميتوانند در محيط كشت اين سلولها را توليد كنند. سلول بنيادي بزرگسال را تاكنون از بافتهايي نظير مغز استخوان[Bianco et al., 2001]، كبد [Malouf et al., 2001]، روده [Bach et al., 2000]، مغز [Johansson et al., 1999]، نخاع [Shihabuddin et al., 2000]، ماهيچه [Williams et al., 1999] و پوست [Toma et al., 2001] ، جدا كردهاند.
تا چندين سال پيش عقيده غالب آن بود كه سلول بنيادي بزرگسال پتانسيل تمايزي محدودي دارد و سلول بنيادي هر بافت تنها ميتواند به سلولهاي همان بافت تمايز يابد. امّا اخيراًًًً برخي محققين گزارش نمودهاند كه تعدادي از سلولهاي بنيادي بزرگسال توانايي تمايز غير معمول را دارند بهطوري كه ميتوان آنها را به سلولهاي ساير بافتها تمايز داد. مثلاً توانستهاند سلولهاي بنيادي خونساز را به سمت سلولهاي عصبي و سلول بنيادي عصبي را به سمت سلول خوني تمايز دهند. اين ويژگي كه به آن انعطافپذيري Plasticity گفته ميشود، نشان ميدهد كه قدرت تمايزي سلولهاي بنيادي بزرگسال بيش از آن چيزي است كه قبلاً تصوّر ميشد[Bjornson et al., 1999; Brazelton et al., 2000; Mezey et al.,2000; Karause et al., 2001; Poulsom et al., 2001; Jiang et al., 2002a&2002b; Verfaillie 2002a]. طبق تعريف تراتمايز يا انعطافپذيري يعني اينكه سلولهاي يك دودمان Lineage سلولي بتوانند به سلولهاي دودمان ديگري تبديل شده و ضمن از دست دادن ماركرها و عملكرد بافت قبلي، ماركر و عملكرد بافت جديد را پيدا كنند. منظور از دودمان همان سه لايه روياني اِكتودرم، مِزودرم و اندودرم است. شگفتانگيزتر از همه اين يافتهها آن است كه سلولهاي تمايز يافته ميتوانند در مواردي به حالت سلول بنيادي برگشته و سلولهاي جديدي را توليد كنند (تمايززدايي Dedifferentiation ). مثلاً سلولهاي تمايز يافته پشتيبان Differentiated supporting cells در اپيتليوم شنوايي جوجه ميتوانند در پي تخريب سلولهاي مويي Hair cells، به حالت سلول بنيادي برگشته و سلولهاي مويي جديدي را توليد كنند تا جايگزين آنها شوند. در جوندگان بالغ نيز اگر عصب محيطي قطع شود سلولهاي شوان به سلولهاي پيشرو شوان تمايز معكوس مينمايند. سپس اين سلولها تكثير شده و پس از ترميم آكسون مجدداً به سلول شوان تمايز مييابند[Raff., 2003].

استفاده از سلولهاي بنيادي در درمان بيماريهاي قلبي
تشكيل پلاك هاي آترواسكلروسيس در شريان هاي تغذيه كننده قلب،خون رساني بافت قلب بعد از محل گرفتگي بوسيله اين پلاك ها دچار اختلال مي شود و اين نواحي قلب دچار ايسكمي مي گردند، اين قطع يا كاهش خون رساني باعث ايسكمي حاد يا مزمن بافت قلب مي شود كه منجر به مردن آن قسمت ازبافت زنده و تپنده قلب شده، به مرور زمان اين بافت مرده با بافت فيبروز و اسكار جايگزين شده و اين امر منتهي به نازك شدن ديواره بطن قلب، گشاد شدن بطن، كاهش بازده بطن و در نهايت نارسائي قلب مي گردد روشهايي كه امروزه به منظور درمان اين مشكلات وجود دارند كاملا فيزيكي بوده و از طريق Pre-cutaneous Intervention و جراحي باي پس عروق كرونر (CABG) كه تكيه بر بازگردادن خون به ناحيه ايسكمي دارند، انجام مي شود. اين روش ها ايسكمي ناحيه درگير ديواره قلب را از بين ميبرند اما اين قسمت از بافت قلب ظرفيت بسيار محدودي براي بازسازي و نوسازي خود دارد اين امر بعلت حضور سلول هاي بنيادي قلبي (Cardiac Stem Cells) ميباشد كه در قلب وجود دارند اما بازسازي بطور بسيار كم و جزئي انجام ميشود و يا اصلا انجام نميشود زيرا اين سلو ل ها از نظر تعداد بسيار كم بوده و همچنين توانائي اين سلول ها وابسته سن مي باشد. براي از بين بردن اين مشكل و بالا بردن توان بازسازي اين ناحيه از قلب سلول هاي بنيادي گزينه جديد، سلامت و مناسبي هستند كه با روش هاي مختلفي مثل تزريق داخل اپيكارد، داخل اندوكارد و يا تزريق داخل كرونري در محل ضايعه قرار داده ميشوند. امروزه گروه هاي مختلفي در سراسر دنيا در كارآزمايي هاي باليني از سلول هاي بنيادي مختلف، روش هاي مختلف تزريق و براي درمان بيماريهاي مختلف قلبي استفاده كردهاند و اكثر اين مقالات نقش سلولهاي بنيادي را در بهبود عملكرد قلب مثبت ارزيابي كرده اند.

واحد مطالعات حيواني (in vivo)
مقدمه و معرفي
واحد مطالعات در زيوه(in vivo) مركز تحقيقات قلب و عروق:
به منظور انجام، گسترش و نشر پژوهشهاي علمي-كاربردي در زمينه تحقيقات قلب و عروق، در جهت بهبود سلامت قلب و عروق افراد جامعه و لزوم انجام مطالعات حيواني در راستاي بكارگيري و آزمودن بسياري از مداخلات دارويي، مولكولي و سلولي پيشنهادي در نوع بشر، ضرورت شكل گيري چنين واحدي (واحد پژوهش حيواني) مبتني بر رعايت اصول حمايت از حيوانات ضروري به نظر ميرسيده است.
اهداف:
اهداف كوتاه مدت:
ايجاد شرايط مناسب (مكاني، تجهيزاتي و پرسنلي) جهت انجام تحقيقات حيواني در حيطه قلب و عروق و ساير زمينه هاي مرتبط وابسته.
انجام پژوهش هاي حيواني مبتني بر نيازهاي واقعي جامعه با رعايت اصول حمايت از حيوانات.
اهداف بلند مدت:
· ايجاد بانك اطلاعاتي براساس نتايج مطالعات براي انجام تحقيقات پيشرفته تر بعدي و پرهيز از تكرار مطالعات و كاهش خطاهاي مطالعاتي بدليل نوع و شرايط خاص تحقيقات حيواني.
· متمركز ساختن انواع مطالعات حيواني مرتبط با قلب و عروق و ايجاد يك مركز پرورش حيوانات تحقيقاتي.
· هدفمند كردن پژوهش هاي حيواني و تلاش در تعيين اولويت هاي پژوهشي مبتني بر ارتقاي سطح سلامت جامعه
· توليد علم و تربيت نيروي انساني محقق و توانمند در زمينه مطالعات حيواني-قلبي.
· همكار ي علمي با ساير مراكز تحقيقاتي و آموزشي داخل كشور
· همكار ي علمي با ساير مراكز تحقيقاتي و آموزشي خارج كشور و جذب grant هاي بين المللي
· ارزشيابي ادواري عملكرد واحد جهت ارتقاء سطح كارآمدي
بخش پژوهشهاي حيواني مركز تحقيقات قلب و عروق، با مشاركت ساير بخشهاي مركز به منظور انجام تحقيقات مختلف و ارائة روشهاي جديد ارائه شده در حوزة قلب و عروق بر روي حيوانات آزمايشگاهي در سال 1388 راه اندازي شده است كه درنتيجه عملكرد صحيح اين مركز ساير مراكز علمي تحقيقاتي نيز توانسته اند از امكانات آن جهت انجام تحقيقات استفاده نمايند. در حال حاضر اين واحد در ساختماني كه به همين منظور در طبقه همكف مركز ساخته شده فعال مي باشد. اين ساختمان با مساحتي حدود 100 متر داراي بخشهاي زير مي باشد:
· بخش نگهداري حيوانات
· بخش جراحي حيوانات
· بخش آزمايشگاه مولكولي
امكانات
آزمايشگاه حيوانات كوچك آزمايشگاهي
در اين بخش از مركز تحقيقات انواع مدلهاي بيماري هاي قلبي از جمله ايسكمي حاد، ايسكمي مزمن، هايپرتروفي قلبي و همچنين قلب ايزوله ايجاد ميشوند.
Animal House
در اين بخش از واحد مطالعات in vivo رت آزمايشگاهي به منظور آزمايشهاي in vivo و مدلهاي بيماري هاي قلبي تكثير و نگهداري ميشوند. اين بخش همچنين در فروش رت آزمايشگاهي ارائه خدمات مينمايد.
توانمنديهاي آزمايشگاه جراحي حيوانات :
* ايجاد مدلهاي حيواني بيماري
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني بيماريهاي متابوليك ديابت نوع 1 و نوع 2 بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني ايسكمي حاد و ايسكمي- رپرفيوژن بافت قلبي بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني ايسكمي حاد و ايسكمي- رپرفيوژن بافت مغز بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني ايسكمي حاد و ايسكمي- رپرفيوژن بافت كليه بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني ايسكمي حاد و ايسكمي-رپرفيوژن بافت كبد بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواتي آترواسكلروزيس بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني سيروز كبدي بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني ام اس بر روي رت.
¨ توانمندي در ايجاد مدلهاي حيواني صرع بر روي رت.
در آزمايشگاه جراحي حيوانات، مدلهاي مرتبط با آسيبهاي ناشي از ايسكمي و ايسكمي رپرفيوژن قلبي در قالب طرحهاي تحقيقاتي تهيه و تدوين شده است . تعدادي از اين طرحها به اتمام رسيده و مابقي آنها مراحل انتهايي خود را سپري مينمايد.
طرح هاي پژوهشي
انجام ارزيابيهاي مولكولي ژنهاي درگير در پاتوژنز بيماريها:
تعدادي از طرحهاي پژوهشي اجرا شده ويا در مرحله اجرا و تدوين در اين واحد به قرار زير ميباشد:
· بررسي و ارزيابي ژنهاي درگير در بروز التهاب متعاقب ايجاد ايسكمي حاد و ايسكمي-رپرفيوژن در بافت قلبي.
· نقش سيستم ايمني ذاتي در پاتوژنز بيماريهاي ايسكميك قلبي.
· اهميت گيرنده هاي شناسايي الگو(Pattern recognition receptors) در پاتوژنز بيماريهاي ايسكميك قلب.
· بررسي الگوي زماني Initiator caspases(Caspases 2, 8,9 and 10) و caspases(Caspases 3, 6 and 7) متعاقب ايجاد آسيب ايسكمي حاد و ايسكمي- رپرفيوژن در بافت قلب رت.
· بررسي سير زماني ژنهاي درگير در سيتم ايمني ذاتي در بيماري ديابت نوع 1.
· بررسي ژنهاي گيرنده انسولين ايزوفورم 1 و 2 متعاقب مصرف تيوسولفيت سديم (بلانكيت) در رتهاي نر نژاد ويستار.
· بررسي ميزان بيان ژنهاي ناقل گلوكز (Glucose Transferase= GLUT) 1 تا 4 در شرايط هايپرگليسمي القاء شده ديابت نوع 1 و 2 در بافتهاي پانكراس و كبد رتهاي نر نژاد ويستار.
· بررسي ميزان بيان GLUT 1-4 در مدلهاي حيواني مبتلا به ايسكمي حاد قلبي.
مدلهاي حيواني ايسكمي و ايسكمي قلبي در رت:
بيماري هاي شريان كرونري شايعترين علت مرگ و مير در سرتاسر جهان مي باشند و سالانه بيش از 7 ميليون انسان به علت ابتلا به اين بيماري ها جان خود را از دست ميدهند كه در اين ميان سهم مردان و زنان به ترتيب، 8/3 ميليون و 4/3 ميليون نفر است[1]. در انسان، آسيب برگشت ناپذير بافت عضلة قلبي كه معمولاً در هنگام بروز انفاركتوس قلبي ايجاد ميشود، معمولاً 20 دقيقه بعد از بروز ايسكمي كامل در ناحية بافت قلبي به وجود ميآيد. برقراري مجدّد جريان خون (رپرفيوژن[1]) براي نجات و بقاء كارديومايوسيت هاي در معرض ايسكمي ضروري است و انجام رپرفيوژن اوليه، به عنوان يك استراتژي مؤثر و درمان اوليه براي كاهش اندازة ناحية دچار سكته در بيماران دچار انفاركتوس حاد ميوكاردي اتخاذ ميشود[1]. در عين حال برقراري مجدّد جريان خون به ناحية دچار ايسكمي، واكنش هايي را به راه مياندازد كه در نهايت ميتواند منجر به بروز آپوپتوزيس و مرگ سلول هاي ميوكاردي گردد[2]. در واقع آسيب رپرفيوژنِ كشنده[2]، به عنوان آسيب ميوكاردي كه به واسطة بازگشت تأخيري جريان خون كرونري[3]، بعد از يك دورة ايسكمي ايجاد مي شود، شناخته شده است[2]. اين آسيب با مرگ كارديومايوسيت ها كه قبل از بروز رپرفيوژن ميوكاردي، زنده بوده اند به اوج خود مي رسد[3]. در نتيجه، اندازة ناحية انفاركتوس افزايش يافته و تأثير مفيد اين بازگشت مجدّد جريان خون به ناحية دچار ايسكمي را كاهش ميدهد[2]. از طرف ديگر شناسايي علت دقيق مرگ سلولي ناشي از رپرفيوژن و ايسكمي و مكانيسمهاي مولكولي درگير در بروز و توسعه اين آسيبها دشوار بوده و تاكنون اين علت ها مورد بحث و بررسي قرار گرفته است؛ به طوري كه تعميم تنها يك مسير پيام رساني خاص در بروز و توسعه مرگ سلولي و عوارض ناشي از آن پيچيده و مشكل است.
بافت ميوكارديال در ناحية پرفيوژن يك شريان كرونري مسدود شده، از يك هسته مركزي نكروتيك تشكيل شده است. كه در طول ايسكمي ميوكارد از اندوكارديوم تا اپيكارديوم توسعه پيدا كرده است و توسط يك ناحية مرزي از كارديومايوسيتهاي در معرض خطر كه سرنوشت آنها نامشخص است، احاطه شده است. رپرفيوژن، پيشروي ناحيه نكروتيك مركزي را محدود ميكند اما باعث راه اندازي رويدادهاي مولكولي مي شود كه منجر به آسيب رپرفيوژن كشنده در ناحية مرزي ميشود. هستة نكروتيك، ناحية مرزي ايسكميك و بافت ميوكاردي رپرفيوژ شده، منابع مشخص ميانجيهايي هستند كه ميتوانند توسط مسيرهاي شناسايي الگو شناسايي شوند. هنوز مشخص نيست كه آيا رپرفيوژن باعث بيان راهاندازهاي مختلف پاسخ التهابي مي شود يا اين حالت طي فرآيند ايسكمي به وجود مي آيد.گذشته از آن، يك پاسخ سيستميك در بدن ايجاد ميشود كه ناشي از ميانجيهاي آزاد شده از بافت ميوكارديال آسيب ديده و سلولهاي فعال شدة گردش خون ميباشد. يك فهم دقيقتر از اينچنين موضوعاتي قبل از اتخاذ مداخلات درماني لازم است كه صورت پذيرد. در پژوهشهاي صورت گرفته در مركز سعي برآن شده است تا يك مسير سيگنالي كه در آسيب ايسكمي و رپرفيوژن نقش دارد به طور كامل از گيرنده هاي سطح سلولي و داخل سلولي(اندوزومال)، همچنين آداپتورهاي رابط سيتوپلاسمي و هسته اي، و در نهايت سايتوكاينهاي التهابي كه در انتهاي مسير قرار دارند در سطح mRNA و برخي در سطح پروتئين سنجيده شود كه مراحل اجرايي كار را ميگذراند.
مدل حيواني بيماري ديابت
مدل حيواني بيماري ديابت:
بيماري ديابت يك بيماري مخرّب است كه به دو دسته اوّليه و ثانويه تقسيم ميشود. 5 درصد افراد ديابتي در دنيا، داراي ديابت نوع1 هستند. ديابت نوع2، 95 درصد بيماران ديابتي را تحت تأثير قرار مي دهد. ديابت نوعي بيماري متابوليك است كه با هايپرگلايسمي مزمن، همراه با اختلال در متابوليسم كربوهيدرات، چربي و پروتئين، ناشي از نقص در ترشح انسولين، عملكرد انسولين، يا هر دو تشخيص داده ميشود. هيپرگلايسمي مزمن در ديابت، با آسيب بلند مدت، عدم عملكرد و ناتواني اندامهاي مختلف، از جمله چشم، كليه، اعصاب، قلب، و رگهاي خوني مرتبط است.
تكرر ادرار، تشنگي بيش از حد، كاهش وزن، وگاهي اشتهاي زياد، و ديد تيره از علائم مشخص هيپرگلايسمي ميباشند. اختلال در رشد و حساسيت به عفونت هاي مختلف نيز ممكن است با هيپرگلايسمي مزمن همراه باشند.
در حالات بسيار شديد، ممكن است كتواسيدوز يا يك حالت هاپيراسمولار غيركتوزي پيشرفت كرده و منجر به بي حسي، كما، و در غياب يك درمان موثر، مرگ شود. اين علائم اغلب شديد نبوده يا ممكن است حضور نداشته باشند، در نتيجه هيپرگلايسمي لازم براي ايجاد تغييرات پاتولوژيكي و عملكردي ممكن است مدتها پيش از تشخيص ديابت حضور داشته باشد.
همواره ارتباط تنگاتنگي مابين بيماري ديابت و شرايط هايپرگليسميك و عوارض تأخيري ديابت از جمله كارديوميوپاتي، نوروپاتي، نفروپاتي و رتينوپاتي وجود دارد. در اين راستا، واحدهاي جراحي حيوانات مركز، طرحهاي تحقيقاتي در اين حوزه را در اولويت بعدي خود قرار داده است.
در حال حاضر مدلهاي حيواني ديابتي نوع 1 و 2 در اين واحد قابل تهيه ميباشد.
جهت القاء ديابت نوع 1 و ايجاد هايپرگلايسمي حاد، از استرپتوزوتوسين با دز mg/kgBW 55 استفاده ميگردد. براي حل نمودن STZ بافر سيترات مورد استفاده قرار ميگيرد. بدين منظور 12/10 گرم مونوسيترات سديم در 100 ميليليتر آب مقطر حل شده و با استفاده از اسيد سيتريك pH آن به 2/4 ميرسد. پس از استريله شدن بافر در دستگاه اتوكلاو، به ازاي هر رت، STZ در5/0 ميليليتر بافر حل شده و به صورت ناشتا و به طور داخل صفاقي تزريق خواهد گرديد.
دو روز پس از تزريق، قند خون ناشتاي رتها با استفاده از دستگاه گلوكومتر مورد ارزيابي قرار ميگرد. براي بررسي تداوم هيپرگلايسمي در طول دوره آزمايش، قند خون و وزن رتها بطور مرتب اندازهگيري ميشود.
همچنين براي ايجاد مدلهاي حيواني ديابت نوع 2 از موشهاي صحرايي نر 2 ماهه استفاده ميشود كه به منظور القاي ديابت نوع دو، به مدت 2 ماه غذاي معمولي و آب حاوي فروكتوز با غلظت (w/v) 10% دريافت ميكنند. اين روند به مدت 8 هفته ادامه داشته تا ديابت نوع دو القا گردد. جهت اطمينان از ايجاد ديابت نوع دو، تست تحمل گلوكز انجام و ميزان وزن و قند خون نيز مورد بررسي قرار ميگيرد. پس از اندازه گيريهاي مربوطه و انجام تست تحمل گلوكز و آناليزهاي آماري ايجاد ديابت نوع دو در اين گروه مورد تاييد قرار ميگيرد. پس از آن، تيمار حيوانهاي اين گروه به مدت 2 ماه ديگر يعني تا سن 6 ماهگي با غذاي معمولي و آب حاوي فروكتوز ادامه خواهد يافت.
قند خون حيوان ها بطور مرتب اندازه گيري ميشود. جهت انجام اين كار، خون گيري از دم با استفاده از تيغ و با ايجاد يك برش كوچك صورت ميگرفت. تعيين سطح گلوكز با استفاده از يك قطره خون و دستگاه گلوكومتر Bionime صورت ميگيرد. همچنين خون گيري به منظور تعيين يكسري فاكتورهاي بيوشيميايي از قبيل گلوكز، انسولين، تري گليسريد، كلسترول، LDL و HDL نيز پيش از كشتن موشهاي صحرايي انجام ميشود. تست تحمل گلوكز براي دو گروه كنترل و ديابتي نوع دو انجام ميگيرد. براي انجام اين تست حيوانات ميبايست ناشتا باشند. بدين منظور 12 ساعت قبل از انجام تست تحمل گلوكز، غذا و آب حاوي فروكتوز برداشته شده و تنها آب معمولي به حيوانات داده ميشود. سپس قند خون ناشتاي اين حيوانات با استفاده از روشي كه در بالا ذكر شد اندازه گيري ميگردد. پس از آن، محلول 40% گلوكز با غلظت 2 گرم به ازاي هر كيلوگرم وزن بدن به صورت داخل صفاقي به حيوان تزريق شده و غلظت گلوكز خون در زمان 30، 60 و 120 دقيقه پس از تزريق گلوكز مورد ارزيابي قرار ميگيرد. دادههاي بدست آمده به صورت نمودار تست تحمل گلوكز ارائه ميشود. مساحت زير منحني نيز به عنوان معياري براي سنجش ابتلاي حيوانات به ديابت نوع دو محاسبه ميگردد. شاخص مقاومت به انسولين ناشتا ملاكي براي تعيين ايجاد ديابت نوع دو در حيوانات ميباشد. جهت محاسبه فاكتور FIRI از فرمول ذيل استفاده ميشود:
FIRI=
براي اندازه گيري فاكتورهاي بيوشيميايي از حيوانهاي گروههاي تجربي (قبل و بعد از تيمارهاي مورد نظر) و نيز گروه كنترل خون گيري صورت ميگيرد. خون گيري از سينوس چشمي و با استفاده از لولههاي هماتوكريت انجام ميشود. بدين منظور ابتدا موش ها تحت بيهوشي با اتر قرار گرفته و سپس يك لوله موئينه (لوله هماتوكريت) وارد گوشه داخلي چشم ميگردد. در اين حالت، خون به سرعت از سينوس چشمي وارد لوله موئينه شده و از آن خارج ميشود. از نمونههاي خون گرفته شده سرم تهيه خواهد شد. بدين ترتيب كه ابتدا خون با سرعت rpm 4000 براي 15 دقيقه سانتريفيوژ شده و سپس سرم از روي لخته خون برداشته شده و به يك ويال تميز منتقل ميشود. نمونههاي سرم در دماي 20- درجه تا زمان اندازه گيري فاكتورهاي بيوشيميايي نگهداري ميشوند. گلوكز، تري گليسيريد، انسولين، كلسترول، LDL و HDL و همچنين هورمونهاي LH، FSH و تستوسترون توسط كيتهاي مخصوص در آزمايشگاه جهاد دانشگاهي مشهد مورد سنجش قرار خواهند گرفت.
تاكنون عوامل متعددي براي بروز بيماري ديابت پيشنهاد شده است كه از آنجمله ميتوان به كمتحركي، چاقي، مصرف دخانيات و مواد مخدر و نوشابههاي الكلي، بالابودن چربيهاي مضر خون مانند LDL و VLDL، استفاده از روغنهاي جامد ومايع، پرخوري، شوكهاي روحي و غم و افسردگي، استرس بالا كه سبب بالارفتن هورمون كورتيزول و بالارفتن مقاومت انسوليني در بدن ميگردد، استفاده خودسرانه از داروها به خصوص استامينوفن، فست فودها و... اشاره كرد. به تازگي پارهاي از بررسيهاي محلّي صورت گرفته، گزارش دادهاند كه استفاده از قند و شكر و نبات و شيرينيهاي مصنوعي، به علت وجود مادة سفيد كننده با نام جوهر قند(بلانكيت يا هيپوسولفيت سديم) در آنها ميتواند در درازمدت منتهي به بروز بيماري ديابت گردد. ولي تاكنون به طور قطعي و مستندِ علمي اين فرضيه به تأئيد نرسيده است و گزارشات متناقضي در اين مورد مطرح است.
با توجه به مصرف بيش از اندازة اين مادة شيميايي در كارگاههاي شيريني سازي و توليد قند و نبات و همچنين ميزان بالاي مصرف قندهاي سنتي در سطح خانوادهها و نيز با درنظرگرفتن ميزان بالاي شيوع بيماري ديابت در جامعه، به نظر ميرسد كه مصرف طولانيمدت اين مادة شيميايي ميتواند اثر ديابت زايي (Diabetogenic) داشته باشد.
تا به امروز شواهدي مستند بر اثر ديابتزايي بلانكيت به طور تلويحي تأئيد و يا رد نشده است، همچنين تاكنون مكانيسمهاي مولكولي دقيقي كه اين اثر را تأئيد نمايد، انجام نگرفته است. درموارد متعددي عنوان شده است كه حتي مصرف اين مادة شيميايي ميتواند اثر آنتياكسيداني داشته باشد. از آنجائيكه تا به امروز هنوز اثر ديابتزايي يا آنتياكسيداني مادة شيميايي هيپوسولفيت سديم، متعاقب مصرف آن به روشني مورد تأئيد قرار نگرفته است، به نظر ميرسد كه در اين روند، نقش ناقلين گلوكز و گيرندههاي انسوليني بسيار مشهود باشد. به طوري كه در حالت طبيعي عملكرد ناقلين گلوكز و انسولين در حفظ هموستازي گلوكز تعيين كننده بوده و فقدان عملكرد طبيعي آنها ميتواند منجر به بروز انواع بيماريهاي متابوليك از جمله ديابت گردد. به نظر ميرسد كه عدم تعادل در حفظ حالت آنتيكسيداني و اكسيداني سلول كه توسط مسيرهاي پيام رساني متعددي ميانجيگري ميشود ميتواند در نهايت منجر به بروز حالت پاتوژنيك ديابت در فرد گردد. گذشته از بحث اكسيداني و يا غير اكسيداني بلانكيت، توجه به اين نكته ضروري است كه همواره در حفظ تعادل وهومئوستازي گلوكز در بدن، گيرندههاي متعددي درگير هستند كه از آنجمله ميتوان به گيرندههاي انسوليني اشاره نمود. به همين دليل، «عدم حساسيت به انسولين»، و يا كاهش در مسيرپيام رساني گيرندة انسولين، منجر به بروز ديابت نوع 2 ميگردد كه در اين وضعيت، درنهايت سلولها قادر به برداشتن گلوكزخون نبوده كه در نتيجه منجر به بروز هايپرگليسمي و تمام پيامدهايي ميشودكه در نهايت منجر به بروز ديابت ميگردد. يكي از اثرات نهايي انسولين در بدن، افزايش مولكول ناقل گلوكز شمارة 4 (GLUT4)، با ميل تركيبي بالاي اتصالي به گلوكز برروي غشاء خارجي سلولهاي بافتهاي حساس به گلوكز است كه در نهايت منجر به برداشت گلوكز از خون به داخل اين سلولها ميشود. به بيان ديگر، متعاقب اتصال انسولين به گيرندة غشائي آن، ناقل GLUT4گلوكز، از وزيكولهاي سلولي به سطح سلول انتقال داده شده ودر غشاء پلاسمايي سلول درج ميگردد. در نهايت، گلوكز از طريق اين ناقلين گلوكز، به داخل سلول منتقل ميشود. با توجه به اينكه يكي از علل بيماري ديابت مقاومت به انسولين( عدم حساسيت به انسولين) ميباشد سؤال ديگري كه در اين طرح به دنبال پاسخگويي به آن هستيم اين است كه استفاده از بلانكيت، ميزان بيان ژنهاي گيرندة انسولين را افزايش ميدهد يا خير.
به طوركلي، در اين طرح، اثر تجويز مادة شيميايي هيپوسولفيت سديم در دوزهاي مختلف، بر روي سطوح سرمي گلوكز و انسولين خون مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين ميزان بيان ژن گيرندة انسولين متعاقب استفاده از مادة هيپوسولفيت سديم در بافت پانكراس ارزيابي خواهد شد.
