بررسی اثر عصاره بافت شش و دم بر تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سلولهای عصبی

مقدمه:

مفهوم سلولهای بنیادی از قوانین حاکم  بر تکوین جنین بدست آمده است. زیست شناسی تکوینی شامل مطالعه فرآیند های مفهوم سلول بنیادی، قوانین تخم لقاح یافته را به ساختار و عملکرد پیچیده اندام های یک کودک سالم تبدیل می کند. در حقیقت یک سلول بنیادی را می توان یک سلول مادر نامید یعنی سلولی که می تواند مولد سلولهای دیگر باشد.یک سلول بنیادی از دیدگاه دانشمندان به عنوان یک سلول تمایز نیافته تکثیر و خودنوزایی و تولید دودمانهای سلولی متفاوت در نظر گرفته می شود. به این ترتیب تخم لقاح یافته به عنوان سلول بنیادی همه توان در نظر گرفته می شود زیرا توانایی تولید همه نوع سلول و ایجاد یک موجود کامل را دارا است. طی فرآیند ریختزایی سلول ها تکثیر یافته، مهاجرت کرده و تمایز می یابند. بخشی از سلولها پردههای اطراف جنین را می سازند و برخی دیگر تشکیل دهنده توده سلول داخل جنین می باشند. این دسته سلولها قدرت تشکیل تمام بافتها و سلولها را دارند. توده داخلی جنین واجد سلولهایی است که از قدرت خود نوزایی نامحدود برخوردارند و می توانند به هر ۳ لایه جنین تبدیل شوند، این سلولها به عنوان سلولهای پرتوان در نظر گرفته می شوند تا در آینده بر اساس نیاز فعال شده به سایر دودمانها تمایز یابند. به این سلولها، سلولهای چند توان گویند که توانایی تمایز به تعداد بسیاری از بافتها را دارا می باشند. بارزترین مثال این سلولها، سلولهای بنیادی مزانشیمی است. سلولها چند توان در نهایت به سلولهای بنیادی تک توان یا پیش نیاز تمایز می یابند که تنها قادر به تولید یک رده سلول می باشند و قدرت خود نوزایی محدودی دارند این سلولها را می توان در بافتهای بالغین جستجو کرد. یکی از ویژگیهای مهم سلولهای بنیادی خاصیت تمایزی این سلولها می باشد. این سلولها قدرت تمایز به سلولهای استخوان، غضروف، ماهیچه، چربی و از جمله نیز می توانند به سلولهای عصبی تمایز یابند. استفاده از سلولهای بنیادی تمایز یافته به سلولهای عصبی در ترمیم آسیبهای دستگاه عصبی و درمان آلزایمر و پارکینسون یکی از مهمترین برنامه های علم پزشکی امروز است. از آنجا که دسترسی به منبعی از سلولهای بنیادی مناسب یک اصل مهم در سلول درمانی است و مغز استخوان منبعی در دسترس و مناسب از سلولهای بنیادی بالغ است تحقیقات بسیاری در زمینه استفاده از سلولهای بنیادی مغز استخوان انجام شده است

فصل اول

 مروری برتحقیقات گذشته:

تحقیقات در مورد سلولهای بنیادی درحدود سال ۱۹۷۰ شروع شد(۱۴). گزارشات متعددی در زمینه تمایز نورونها از سلولهای بنیادی موش و انسان وجود دارد. بر اساس مطالعات  Bainو همکارانش در سال ۱۹۹۵ تأثیر رتینوئیک اسید و تأثیر نواحی دارای مورفولوژی روزت بر روی سلولهای بنیادی جنینی و در پی آن تمایز این سلولها به سلولهای عصبی را نشان دادند. همچنین  Zhangدر سال ۲۰۰۱ نواحی دارای مورفولوژی روزت را نواحی القا کننده نورواکتودرم اولیه معرفی نمود(۶). Okab و همکاران FGF را به عنوان عامل میتوژن در تکثیر سلولهای بنیادی تمایز یافته معرفی کرده اند و محققین دیگر نیز چونRao  و Li وMojtaba   با تغییراتی که در روش ساده  Bain دادند توانستند در شرایط in vitro  تعداد بیشتری ازسلولهای تمایز یافته عصبی را بدست آورند(۱۲و۵۵).  Rolletshekو همکارانش با روش قطرات معلق، کلنیهای سه بعدی اجسام شبه جنینی۲۰۰ سلولی را بدست آوردند و آنها را به شکل سوسپانسیون در محیط بدون سرم کشت دادند و بعد از انتقال بر پلیت پوشیده با پلی لیزین و لامینین در حضورbFGF²و EGF³سلولهای اجدادی عصبی را تکثیر ونورونهای دوپامینرژیک را تشکیل دادند(۵۹).سلولهای بنیادی واقع در مغز استخوان برای اولین بار توسط Friedenstein و Petrakova در سال ۱۹۶۶ شناسایی شدند. این محققین در مطالعه ای سلولهای پیش ساز استخوان را از مغز استخوان موش صحرایی استخراج و توصیف کردند. ولی شواهد قطعی توسط Friedenstein در سال ۱۹۷۰ ارائه شد(۴). این محقق نمونه های مغز استخوان را در یک ظرف پلاستیکی کشت داد و پس از ۴ ساعت یا بیشتر سلولهای غیر چسبنده را دور ریخت. در اصل این سلولهای دور ریخته شده سلولهای رده خونساز بودند. او گزارش کرد که بخش کوچکی از سلولهای مغز استخوان از لحاظ ظاهر هتروژن بوده در واقع همان بخش که اتصالات محکمی با سطح دیش کشت بر قرار می کنند چسبنده هستند. این تجمعات به مدت ۲ تا ۴ روز خاموش ماندند و پس از آن به سرعت تکثیر یافتند. این سلولها پس از چندین بار پاساژ به صورت یکدست دوکی شکل ظاهر شدند(۴). مشاهدت ابتدایی Friedenstein، توسط چندین محقق به ویژه piersma و owen و همکاران در سال ۱۹۸۰ توسعه پیدا کرد(۵۷). مطالعات قبلی نشان داده اند  که سلولهای  مزانشیمی مغز استخوان توانایی تمایز به سلولهای عصبی را دارا می باشند (۴۱). مطالعات مختلفی در زمینه تمایز این سلولها به سلولهای نورونی صورت گرفته است.اولین تلاشها در زمینه تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سلولهای نورونی توسط  woodbury آغاز شد وی این کار را با استفاده از مرکاپتواتانول و DMSOروی سلولهای بنیادی مزانشیمی انسانی انجام داد و مشاهده کرد که اگرچه تغییرات مورفولوژیکی محسوس در این سلولها اتفاق می افتد ولی این القا روش کارآمدی نمی باشد زیرا سلولهای حاصل از نظر عملکردی غیر فعال بودند. به هر حال این گزارش اولین نوید در زمینه کاربردی کردن این نوع از سلولهای بنیادی در درمان ضایعات نخاعی داده شد. در ادامه Guillermo  با استفاده از فاکتورهای رشد forskolin وbFGF و تهیه بستر مناسبی از پروتئین L-لیزین و کونکاناوالینA وترکیبی از القا کننده های شیمیایی توانست سلولهای بنیادی مزانشیمی موش صحرایی را تا حدود ۶۰% به سلولهای عصبی تمایزدهد. وی مکانیسم مولکولی این تمایز را خاموش شدن بیان ژنهای مزانشیمی در مقابل شروع بیان ژنهای نورونی عنوان کرد. همچنین  Andreasو herman نیز توانست با استفاده از محیط فاقد سرم و فاکتورهای رشدbFGF وEGF کشت این سلولها بصورت سوسپانسیون سلولهای مجتمعی مشابه ساختارهای نوروسفیری را از سلولهای مزانشیمی بدست آوردند. آنها متوجه شدند کهMSCها بطور عادی ۳تا۴% پروتئین نستین را در خود بیان می کنند و بعد از القایی که با استفاده از فاکتورهای رشد بر روی این سلولهای پیش ساز بدست آمد هیچ کدام از پروتئینهای اختصاصی سلولهای بالغ نورونی را بیان نمی کردند(۲۱، ۳۱، ۴۵،۶۷،۷۰). نتایج تحقیقات sanchez و woodbury در سال۲۰۰۰، تمایز سلولهای مزانشیمی به سلولهای عصبی را در محیط آزمایشگاه با روش مولکولی وسترن بلات مورد تأیید قرار داد(۴۳). براساس گزارش دیگری jiang  و همکارانش درسال ۲۰۰۲ جمعیتی از سلولهای بنیادی را از مغز استخوان موشها جدا کرده و به موشهای بالغ تزریق کردند. این سلولها به سلولهای خونی وسلولهای عصبی تمایز یافتند(۴۸). همچنین مطالعات سنچز راموس و همکارانش نشان دادند که سلولهای استرومایی مغز استخوان دارای ظرفیت تمایز به سلولهای عصبی بوده وی از اسید رتینوئیک^۲،BDNF ³، فاکتور رشد عصبی، ترانسفرین و سلنیوم استفاده کرد و به دنبال آن بخشی از سلولها مارکر عصبی Neun (حدود ۵ درصد) و بخش دیگر مارکر آستروسیتی GFAP (حدود یک درصد) را بیان کردند(۶۱،۷۱، ۶۰). سیتوکینها، فاکتورهای رشد، نوروتروفینها، در محیط کشت باعث تمایز سلولهای استرومایی مغز استخوان به سلولهای عصبی در محیط کشت می شوند، BHA ، ^۲  BHT،  DMSO، ۵-azacytidin، در محیط کشت یا هر عاملی که بتواند سطحCAMP داخل سلولی را افزایش دهد می تواند این سلولها را به سمت سلولهای عصبی سوق می دهد(۷۱، ۷۴، ۲۸) و همچنین دنگو و همکارانش نیز در تحقیقات خود به این نتیجه رسیدند که عوامل افزایش دهنده CAMP درون سلولی نظیر Isobutyl Methyl Xanthin  وDibutyry CAMP نیز موجب تمایز سلولهای BMSC به سلولهای عصبی می گردند(۳۳).نتایج تحقیقات نعمتی و همکارانش نیز در ۲۰۰۹ نشان داد که این سلولها با کمک القا کننده  EGFو bFGFو رتینوئیک اسید توانایی تمایز به سلولهای عصبی را دارا می باشند، وی توانست تا حدود ۹۰ درصد مارکر نستین و تا حدود ۴۱ درصد مارکر b توبولین و حدود ۶۷ درصد بیان مارکر  GFAPافزایش دهد(۲۱). در طی تحقیقات رضایی و همکارانش در سال ۲۰۱۱ در رابطه با بررسی اثر _۴BMP³ در القا سلولهای عصبی از سلولهای بنیادی مزانشیمی به این نتیجه رسید که _۴BMP به عنوان یک عامل بازدارنده تمایز سلولهای بنیادی مزانشیمی به سلولهای عصبی می باشد