מחקר חדש מגלה כי שלפוחית העמוסה במיטוכונדריה בריאה יכולים להטיל על תיקון רקמות וללחם במחלות כרוניות, ולסלל את הדרך לטיפולים התחדשים מהדור הבא.
מחקר: רתימת שלפוחיות חוץ תאיות עשירות במיטוכונדריה (Ti-mitoevs) כדי להגביר את הביוגנזה המיטוכונדרית לרפואה רגנרטיבית. קרדיט תמונה: nobeastsofierce / shutterstock
במחקר שנערך לאחרונה בכתב העת התקדמות מדעיתהחוקרים מדווחים על מנגנון חדשני בו בשלפוחיות חוץ-תאיות עשירות מיטוכונדריה (בשם "Ti-mitoevs") מעבירים את המטען המיטוכונדריאלי התפקודי שלהם לתאים פגומים, ועלולים להפוך את הפגיעה והמחלה ברקמות דוחקות אנרגיה. המחקר גם הדגים כי אימוני מרווחים בעוצמה גבוהה (HIIT) בעכברים מגדילים את הפרשת ה- Ti-Mitoev, מה שמצביע על תפקיד פיזיולוגי עבור שלפוחית זו בהומאוסטזיס ברקמות ותיקון.
ממצאי המחקר חשפו כי Ti-mitoevs הנגזרים משרירי השלד הפחיתו באופן משמעותי את הדלקת וקידם את תיקון הרקמות בפגיעה בשרירים חריפים ובמודלים של מחלות כליות כרוניות. מחקירות מכניסטיות מראים כי יתרונות אלה נובעים מהגברת הביוגנזה המיטוכונדרית, הקמת פלטפורמה טיפולית מבטיחה וחודשת לרפואה רגנרטיבית. בעוד שאינם מיטואבים (שלפוחית עם תכולת מיטוכונדריה נמוכה יותר) הראו גם תועלת מסוימת בהפחתת הדלקת, Ti-mitoevs היו יעילים יותר לקידום תיקון רקמות ושחזור תפקוד המיטוכונדריה.
רֶקַע
מיטוכונדריה (MT) הם תחנת הכוח של התאים שלנו, ומייצרים את כל האנרגיה הנדרשת לתפקוד פיזיולוגי תקין. נזק מיטוכונדריאלי מעורר מחסור באנרגיה סלולרית עם השלכות פגיעות בלב, כליות ורקמות שרירים. שחזור תפקוד המיטוכונדריה מייצג עדיפות חובה ורגישות לזמן, אך עשרות שנים של מחקר עדיין לא הניבו אמצעי טיפולי אמין.
המדיניות הקלינית הנוכחית כוללת שימוש בתרופות מולקולות קטנות, כגון Q10 (קואנזים נוגד חמצון) ורזברטרול (מפעיל SIRT1), כדי להקל על התוצאות המזיקות, כולל לחץ חמצוני באמצעות מיני חמצן מיטוכונדריאלי (MTROs). עם זאת, תרופות אלה חסרות ספציפיות של רקמות ולעתים קרובות מדגימות זמינות ביולוגית לקויה. בעוד שהשתלה מיטוכונדריאלית נשמעת כמו צליל ומצב טיפול ברור מאליו, היא נשארת מורכבת מדי לוגיסטית ואימונולוגית עבור מערכות רפואיות נוכחיות ליישום.
מחקר שנערך לאחרונה על רפואה רגנרטיבית נועד לענות על הצורך בשיקום תפקוד מיטוכונדריאלי תוך עקיפת מגבלות ההשתלה המיטוכונדרית. גוף עדויות הולך וגדל הוא בודק את הפוטנציאל של שלפוחית חוץ תאית (EVS), זעיר, שקעים כבולים ממברנה בהם התאים משתמשים באופן טבעי כדי להעביר מטען מולקולרי, כמערכות מסירת תרופות מיוחדות. המחקר הראה עוד כי Ti-mitoevs הנגזרים על ידי שרירים הם בעלי תפוקה גבוהה בהרבה ומשפרות פונקציונליות בהשוואה ל- EVs הנגזרים מתאים מזנכימליים (MSC).
על המחקר
המחקר הנוכחי שיער כי אם EVs עמוסים במיטוכונדריה בריאה, פונקציונאלית מבודדת ישירות ממקור תובעני אנרגיה כמו שריר שלד ניתן להעביר לאתרים של פגיעה מיטוכונדרית, EVs עשויים ליצור כלי טבעי וטבעי לתיקון רקמות.
כדי לבחון השערה זו ולבודד EVs העשירים במיטוכונדריה, החוקרים קצרו שרירי שלד מעכברים C57BL/6 בריאים (זכר, גיל = 6-8 שבועות). שרירים אלה התעכלו כדי לפרק את המטריצה החוץ תאית ולשחרר שלפוחית באמצעות אנזימי קולגןאז IV ו- Dispase. לאחר מכן מונה פרוטוקול אולטרה-צנטריפוגה דיפרנציאלי רב-שלבי, ממונף כדי להפריד בין שברים שלפוחית (גלולה) על סמך משקולותיהם היחסיות.
בנוסף, טיהור כרומטוגרפיה של גודל (SEC) הועסק בחלק מהניסויים כדי להבטיח את הספציפיות של Ti-mitoevs מבודדים וכדי לשלול את ההשפעות של מזהמים מבודדים משותפים.
מיקרוסקופיית אלקטרונים להולכה (TEM) שימשה לזיהוי חזותי של שברים המכילים ריכוזי "שלפוחית תאי עשירה במיטוכונדריה גבוהה (Ti-mitoevs). ריכוזי החלבון המיטוכונדריאלי כמתו באמצעות ספקטרומטריית מסה של כרומטוגרפיה נוזלית (LC-MS/MS). ניתוח תגובת שרשרת פולימראז ארוכת טווח (PCR) ומבחני צבע אדום עמוק בוצעו כדי לקבוע את הכמות והכיסוי של mtDNA הזמינים ולהעריך את שלמותה התפקודית.
לבסוף, אומדן ההשפעות הטיפוליות בַּמַבחֵנָה שימוש בתאי כליות אנושיות (HK-2) ו in vivo באמצעות עכברים C57BL/6. באופן ספציפי, מנתח XF של סוס ים (מדד לצריכת חמצן סלולרי) שימש כדי להעריך את יעילותם של Ti-mitoevs על תאי HK-2, ואילו פגיעה חריפה בשרירים (הנגרמת באמצעות הזרקת קרדיוטוקסין) ומחיקת מחלות כליות כרוניות (CKD; נגרמה על ידי חומצה פולית) מודלים של מחלה של מחלה של מחלה לאחר שינויים בבריאות. מחקרי חלוקה ביולוגית הראו כי Ti-mitoevs המנוהלים באופן שיטתי הושמד לכליות פצועות וקולוקליזציה עם תאי כליות.
ממצאי לימוד
פרוטוקול ה- Ultracentrifugation הדיפרנציאלי זיהה שבר בכוח-G נמוך (2,000 גרם עד 30,000 גרם) שהיה מועשר מאוד ב- Ti-mitoevs. תמונות TEM אישרו ממצאים אלה, וציין כי לשבר זה היה שלפוחיות מכילות מיטוכונדריה משמעותיות יותר מכל שבר מופרד אחר. באופן מרשים, מבחני LC-MS/MS במקביל עם PCR לטווח הארוך חשפו כי Ti-mitoevs נשאו ~ פי 663 יותר mtDNA מאשר מבודדים של כוח צנטריפוגלי גבוה יותר, והכי חשוב, הדגימו כיסוי גנום שלם של mtDNA.
בַּמַבחֵנָה ניסויים חשפו כי Ti-mitoevs העבירו בהצלחה את המטען המיטוכונדריאלי שלהם לתאי כליה אנושיים פגומים, כאשר מיקרוסקופיה קונפוקלית מדמיינת את התהליך בזמן אמת (שלפוחיות מתמזגות עם תאי מקבלים ומשחררים את ה- mtDNA שלהם). ראוי לציין כי מבחני Seahorse XF חשפו כי "תרומה" זו (העברה) הגבירה משמעותית את היכולת הביו-אנרגטית של תאי הנמען, והעלה את הנשימה המקסימאלית והקשורה ATP (p <0.05). הטיפול ב- Ti-mitoev נצפה באופן ביקורתי כמסייע בהחזרת הנזק לרמות mtDNA הנגרמות כתוצאה ממתח חמצוני הנגרם על ידי מי חמצן.
התוצאות היו בולטות עוד יותר בניסויים בבעלי חיים, כאשר מודלים של פגיעות שרירים חריפות הנגרמות על ידי קרדיוטוקסין הדגימו נזק לרקמות מופחתות באופן משמעותי והסתננות של תאי חיסון, ומודלים של CKD הדגימו פחות פיברוזיס כליות ודלקת.
מכתים של אימונוהיסטוכימיה אישרו ממצאים אלה, כאשר שרירים מטופלים הראו רמות גבוהות יותר באופן משמעותי של סמני הביוגנזה המיטוכונדרית (TFAM ו- TOM20) בהשוואה לביקורות לא מטופלות, מה שמעיד על בניית מחדש פעילה של מכונות האנרגיה של השריר. תאי כליות פגומים הציגו גם מסה ותפקוד מיטוכונדריאלי משוחזרים.
המחברים מדגישים כי לצורך תרגום קליני, עבודה עתידית צריכה להבהיר את המקור הסלולרי הספציפי של Ti-mitoevs, לייעל עוד יותר את פרוטוקולי הבידוד והאחסון, ולהבטיח בקפדנות ביו-בטיחות ואבטחת איכות.
מסקנות
המחקר הנוכחי מדגים גישה חדשה לרפואה רגנרטיבית: שימוש בשלפוחיות הנגזרות ברקמות כדי לספק מיטוכונדריה בריאה ותפקודית לתאים פצועים. זה מאמת את התהליך כביכול ויעיל בהיפוך פגיעה בשרירים חריפים ו- CKD בשניהם בַּמַבחֵנָה (אנושי) ו in vivo דגמים (murine).
עבודה זו מייצגת הוכחת קונספט חזקה לסוג חדש של טיפולים הממנפת את מערכות המסירה הבין-תאיות של הגוף כדי לרפא מבפנים. מחקרים עתידיים צריכים לזהות את המקורות הסלולריים הספציפיים של שלפוחית חזקה אלה ולאשר את יעילות הטיפול במודלים גדולים יותר של בעלי חיים לפני יישומו ברפואה התחדשות אנושית.
