სისხლძარღვთა ამომფენი უჯრედები მთელ ორგანიზმში ერთნაირად არ ბერდება. ახალმა საერთაშორისო კვლევამ ადამიანის სისხლძარღვთა დაბერების პირველი ყოვლისმომცველი ატლასი შექმნა, რომელმაც აჩვენა, რომ სისხლძარღვთა შიდა ზედაპირის – ენდოთელიუმის უჯრედები იმ ქსოვილის მიხედვით იცვლება, რომელსაც ისინი სისხლით ამარაგებენ.
ჟურნალ Nature Aging-ში გამოქვეყნებული ადამიანის ენდოთელური უჯრედების დაბერების ატლასი აერთიანებს გენთა აქტივობის მონაცემებს 375 000-ზე მეტი ადამიანის ენდოთელური უჯრედიდან (რომლებიც 290 ნიმუშსა და 12 ქსოვილს მოიცავს). კვლევას ხელმძღვანელობდა ლორა დე როოი (Laura de Rooij) ავსტრიის მეცნიერებათა აკადემიის მოლეკულური მედიცინის კვლევითი ცენტრიდან (CeMM).
ენდოთელური უჯრედები სისხლძარღვების თხელ შიდა გარსს ქმნის. ისინი არეგულირებენ სისხლის მიმოქცევას, აკონტროლებენ ნივთიერებათა ცვლას მიმდებარე ქსოვილებთან და კოორდინაციას უწევენ დაზიანებაზე ორგანიზმის საპასუხო რეაქციას. გარდა ამისა, ისინი უზრუნველყოფენ ორგანოებისთვის სპეციფიკურ ფუნქციებს, მათ შორის – თავის ტვინში დამცავი ბარიერის ფორმირებასა და თირკმელებში ფილტრაციის პროცესს.
იმის ნაცვლად, რომ ახალი ნიმუშები შეეგროვებინათ, მეცნიერებმა უკვე არსებული 34 ერთუჯრედიანი კვლევის მონაცემები შეაჯერეს. მათ ძირითადი აქცენტი ჯანმრთელ ქსოვილებზე გადაიტანეს, რათა გამოევლინათ ზოგადად დაბერებით გამოწვეული მოლეკულური ძვრები და არა კონკრეტული დაავადებების შედეგად განვითარებული ცვლილებები.
ერთუჯრედიანი ტექნოლოგიის წყალობით, მკვლევრებმა სისხლძარღვებს ერთიან და მონოლითურ სისტემად აღარ შეხედეს – მათ თითოეული ენდოთელური უჯრედის დონეზე შეძლეს გენთა აქტივობის შესწავლა. ამის საფუძველზე შეიქმნა უნიკალური ბაზა, რომელიც მეცნიერებს საშუალებას აძლევს, თვალი ადევნონ და ერთმანეთს შეადარონ, სხეულის რომელ უბანში როგორ ბერდება სისხლძარღვთა უჯრედები.
დაბერება ერთგვაროვანი არ არის
მთავარი მიგნების თანახმად, სისხლძარღვების დაბერება არაერთგვაროვანი პროცესია. მაგალითად, ხანდაზმულთა ვენების ენდოთელურ უჯრედებში დაქვეითებულია ახალი სისხლძარღვების ფორმირებაში ჩართული გენების აქტივობა. ვინაიდან სწორედ ამ უჯრედების მიერ სპეციალური წანაზარდების განვითარება უზრუნველყოფს სისხლძარღვთა განახლებას, მათი აქტივობის დაქვეითება ამ მნიშვნელოვან მექანიზმს აფერხებს.
ავტორები აღნიშნავენ, რომ კვლევას პირდაპირ არ გაუზომავს რეგენერაციის პოტენციალი, ამიტომ ის ვერ დაამტკიცებს, რომ გენთა შემცირებული აქტივობა იწვევს სისხლძარღვების განახლების დარღვევას. მიუხედავად ამისა, ეს ფაქტი მაინც ლოგიკურ ახსნას პოულობს და გვიჩვენებს, რატომ უქვეითდებათ სისხლძარღვებს ასაკის მატებასთან ერთად თვითგანახლების რესურსი.
მკვლევრებმა ასევე შენიშნეს მრავალ ქსოვილში ანთებასა და უჯრედულ სენესცენციასთან (მდგომარეობა, როდესაც უჯრედები წყვეტენ გაყოფას და გავლენას ახდენენ გარემომცველ ქსოვილებზე) დაკავშირებული გენების გაზრდილი აქტივობა.
როგორ აღიქვამენ უჯრედები გარემოს
ატლასის მიხედვით, ასაკობრივმა ძვრებმა მექანოტრანსდუქციული (mechanotransduction) გენებიც მოიცვა – პროცესისა, რომლითაც ენდოთელური უჯრედები ფიზიკურ ფაქტორებს (სისხლის ნაკადსა და ქსოვილთა სიმკვრივეს) პასუხობენ.
კანის ნიმუშების შესწავლისას აღმოჩნდა, რომ ხანდაზმული დონორების ენდოთელურ უჯრედებში ცილა YAP (რომელიც სწორედ ფიზიკურ ზეწოლას უმკლავდება) უფრო ხშირად უჯრედის ბირთვში გროვდება. ეს კი ბუნებრივ კითხვას აჩენს: ეს პროცესი უჯრედს ასაკთან შეგუებაში ეხმარება, თუ პირიქით – მის ფუნქციურ გაუარესებას უწყობს ხელს?
პარალელურად, მკვლევრებმა ყურადღება გაამახვილეს ცილა p21-თან დაკავშირებულ გენებზე, რომლებიც უჯრედთა გაყოფის ბლოკირებას იწვევენ. თუმცა, ეს გენები უტყუარ მარკერად ვერ გამოდგება. ვინაიდან ისინი ორგანიზმის სტრესულ რეაქციებსა და სისხლძარღვთა ზრდასაც არეგულირებენ, მხოლოდ მათზე დაყრდნობით მუდმივად დაბერებული უჯრედების ცალსახად გამოყოფა შეუძლებელია.
კვლევითი ინსტრუმენტი
შექმნილი ატლასი უმთავრესად კვლევით რესურსს წარმოადგენს, რომელსაც ინტერაქციული პორტალიც ერთვის – ეს უკანასკნელი მკვლევრებს ქსოვილოვან დონეზე მოლეკულური ცვლილებების შესწავლისა და ახალი ექსპერიმენტების დაგეგმვის საშუალებას აძლევს.
ნაშრომს გარკვეული შეზღუდვებიც აქვს: დროის სხვადასხვა მონაკვეთში ერთი და იმავე ადამიანების დაკვირვების ნაცვლად, ავტორებმა სხვადასხვა ასაკის პირები შეადარეს ერთმანეთს, თანაც დონორების ჯანმრთელობისა და ცხოვრების წესის შესახებ მონაცემები სრული არ ყოფილა. სწორედ ამიტომ, რთულია ზუსტი დასკვნების გამოტანა სისხლძარღვთა დაბერების ნამდვილ მიზეზებსა და შედეგებზე.
მიუხედავად აღნიშნული შეზღუდვებისა, ნაშრომი მნიშვნელოვნად აფართოებს ჩვენს ცოდნას სისხლძარღვთა ასაკობრივი ძვრების შესახებ. ვინაიდან ნაწილი მოლეკულური ცვლილებებისა ფუნქციის გაუარესებას უწყობს ხელს, ხოლო ნაწილი შესაძლოა ორგანიზმის დამცავ ადაპტაციას გამოხატავდეს, მთავარ ამოცანად სწორედ მათ შორის განსხვავების დადგენა რჩება. ამის გარეშე შეუძლებელი იქნება ისეთი პრევენციული მიდგომების შემუშავება, რომლებიც სისხლძარღვთა ჯანმრთელობას დიდხანს შეანარჩუნებს.
წყარო: CeMM Research Center for Molecular Medicine of the Austrian Academy of Sciences
