کشف ماده ی شیمیایی که بروی ساعت بیولوژی تأثیر دارد-راه جدیدی برای درمان دیابت
بیولوژیست های دانشگاه uc san Dieyo ماده شیمیایی کشف کردند که به عنوان راه درمان کاملاً جدیدی برای اختلالات متابولیکی از جمله دیابت نوع 2 مطرح می شود.
جزئیات این کشف بصورت مقاله ای در ژورنال science (2012,july,13) به چاپ رسید. این ماده ی شیمیایی بروی تولید قند در کبد تأثیر نمی گذارد بلکه سبب تأثیر بروی فعالیت یک پروتئین کلیدی که تنظیم کننده ی مکانیزیم های داخلی فعالیت های روزانه و شبانه ی ما می شود ریتم سیرکادین یا ساعت بیولوژیکی تأثیرات خود را القا می کند.
مدت های مدیدی، دانشمندان در مورد ارتباط دیابت و چاقی با اختلالات ساعت بیولوژیک بدن مشکوک بودند. برای مثال موش های آزمایشگاهی که دچار اختلالات ساعت بیولوژیک بودند به چاقی در دیابت مبتلا شدند.او سال پیش تیمی از دانشگاه سن دیگو به سرپرستی دکتر steve key اولین ارتباطات بیوشیمیایی بین ساعت بیولوژیک و دیابت را کشف کردند.
آنها دریافتند پروتئینی بنام کریپتوکروم که تنظیم کننده ی ساعت بیولوژیک در گیاهان، حشرات و پستانداران است همچنین مسئول تنظیم سنتز و تولید گلوکز در کبد است، تغییر میزان این پروتئین می تواند سلامت موشهای دیابتی را بهبود بخشد .
درحال حاضر این تیم مولکول کوچکی را کشف نموده است که به راحتی می تواند تبدیل به دارویی برای کنترل مغز مولکولی پیشرفته با همان مکانیزیم های نگهدارنده ی زمان مرتبط با کریپتوکروم شود، بصورتیکه می تواند تولید گلوکز توسط کبد را سرکوب کند. مانند موش و سایر حیوانات، انسانها بوسیله مکانیزیم های بیوشیمیایی میزان قندخون بدن خود را و مقدار قند خونی که به مغز در شب می رسد تنظیم می کنند و ثابت نگه می دارند. در انتهای شب هورمونهای ما به مغز پیغام ورود به مرحله ی بی غذایی می دهند و در طول روز وقتیکه ما فعال هستیم ساعت بیولوژیک ما این پیام های مرحله ی بی غذایی را سرکوب می کند تا کبد به تولید مقدار بیشتری گلوکز بپردازد زیرا در این هنگام ما در حال خوردن هستیم دیابت به علت تجمع قند در خون ایجاد می شود این بیماری میتواند سبب ایجاد بیماریهای دیگر از جمله دیابت ، سکته ، از کار افتادن کلیه ها و نابینایی شود.
در دیابت نوع یک ، سلولهای تولید کننده ی انسولین در پانکراس از بین می روند در نتیجه قند خون بالا می رود. دردیابت نوع 2 که 90 درصد موارد این بیماری را تشکیل می دهد، مقاومت تدریجی به انسولین به دلیل چاقی یا سایر مشکلات سبب افزایش مقدار قند در خون می شود.
دکتر kayو همکارانش در سال 2010 کشف کردند که کریپتوکروم درتنظیم ساعت بیولوژیک که سیکل خوردن ما ،مدت زمان ناشتا درشب یا زمان فعالیت در روز را کنترل می کند و مسئول کنترل قند خون می باشد نقش اساسی دارد.
سایر محققین اخیراً کشف کردند که کریپتوکروم می تواند باعث کاهش قندخون دربیماران آسمی که دارو مصرف می کنند، شود. این کار از طریق تنظیم زمان دریافت دارو صورت می گیرد. به گفته ی دکتر kay: ما دریافتیم که اگر غلظت کریپتوکروم را با دستکاری ژنتیکی درکبد افزایش دهیم می توانیم از تولید قند درکبد ممانعت کنیم.
آنچه دکتر kayو همکارانش در جدیدترین کشفیات خود یافتند این بود که مولکول بسیار کوچکتری بنام KLoo1 می تواند این فعالیت را تنظیم کند. این مولکول ساعت بیولوژیک بدن را آهسته می کند در حقیقت مولکول KLoo1با پایدار کردن مولکول پروتئین کریپتوکروم سبب جلوگیری از فرستاده شدن کریپتوکروم به زباله ی سلولی و تبدیل آن به پروتئوزوم می شود.کشف KLoo1یک خوش شانسی کامل بود و دانشمندان را متعجب نمود این کار حاصل کار موازی با آزمایشگاه kayبود که مولکولی را شناسایی کنند که ساعت بیولوژیک راکُند کند.
دو سال پیش Hirotaدانشجوی فوق دکتری آزمایشگاه دکتر kayدریافت که یک ترکیب با تأثیر زیاد بروی ریتم سیرکادین وجود دارد، یک ترکیب شیمیایی که دانشمندان آنرا longdaysin می گویند زیرا سبب می شود ساعت بیولوژیک روزانه ی سلولهای انسان بیش ازده ساعت طولانی تر کار کند در ادامه ی تحقیقات Hirotaدریافت که مواد شیمیایی زیادی وجود دارند که ریتم سیرکادین را کُند می کنند .
این موجب شد که دانشمندان درک بیشتری از ماده ی شیمیایی اسرار آمیز و ماشین ژنتیکی ساعت بیولوژی بیابند. او و همکارانش در آزمایشگاه دکتر kayاین کار را با غربالگری بیش از هزار ماده ی شیمیایی از کتابخانه ی شیمی بروی سلولهای انسان که ژن Luciferaseاز کرم شب تاب به ماشین ساعت بیولوژیک متصل شده است انجام دادند، برای دانشمندان وجود این ژن سبب شد که در صورت تأثیر این مولکولها فعال شدن ساعت بیولوژیک از طریق ایجاد نور مشخص شود .
دکتر kayمی گوید: ما ترکیبات شیمیایی دیگری که سبب طولانی شدن ساعت بیولوژیک می شوند (longdaysin)یافتیم اما برخلاف longdaysin، این ترکیبات نمی توانند از عمل پروتئین های kinaseکه longdaysinآنها را ممانعت می کند، جلوگیری نمایند، پس عملکرد این ترکیبات بصورت متفاوتی انجام می شود. آنچه ما نیاز داریم شناسایی مولکولها و ترکیباتی است که با آنها واکنش می دهند وما کاملاً غافلگیر شدیم وقتیکه کشف کردیم که یک مولکول بنام KLoo1بصورت اختصاصی به پروتئین کریپتوکروم متصل می شود که ما در آزمایشگاه بروی آن در گیاهان ، حشرات و پستانداران به مدت 20 سال تحقیق کرده ایم.
گروه دکتر kayبروی خصوصیات این ترکیب از نظر شیمیایی و چگونگی تأثیر آن بروی کریپتوکروم و طولانی شدن ساعت بیولوژیک با بیوشیمیست های آزمایشگاه Schultzهمکاری کردند.
این مطالعات بیوشیمیایی نشان داد که مولکول KLoo1از تجزیه ی کریپتوکروم بوسیله ی سیستم پروتئوزوم جلوگیری میکند که این یک تعجب بزرگ دیگر بود.
در حقیقت این مولکول با پیامی که کریپتوکروم را به سطل اشغال می فرستد تداخل دارد. برای فهمیدن چگونگی مکانیکی KLoo1با کریپتوکروم وکنترل ساعت بیولوژیک ، گروه با تیم دکتر Frank Doyleدر uc santa Barbaraهمکاری کردند آنها یک مدل ریاضی زیبا از نقش کریپتوکروم در ساعت بیولوژیک ساختند، دکتر kayمی گوید :این مدل به ما کمک کرد که از عملکرد این ماده آگاه شویم زیرا ساعت یک بسیار پیچیده عمل می کند. این درست شبیه انتهای یک ساعت Rolexو دیدن هزاران قطعه ی کوچک است که بطور کاملاً دقیقی گرد هم آمده و با هم کار می کنند.
بر اساس این مدل ریاضی دانشمندان پیش بینی کردند که افزودن KLoo1به سلولهای کبد موش سبب پایدار شدن کریپتوکروم شده وافزایش میزان کریپتوکروم می تواند از تولید آنزیم های که پروسه ی گلوکونئوجنز( فرآیندی که در شرایط ناشتا سبب تولید قند می شود) در کبد را تحریک می کند جلوگیری کند.
به گفته ی دکتر kayما نشان دادیم که در سلولهای کبد موش، مولکول KLoo1از بیان ژن برای گلوکونئوجنز هنگامیکه هورمون گلوکاگون ترشح می شود ،جلوگیری می کند.این هورمون در زمانیکه ما در مرحله ی ناشتا هستیم ترشح می شود و سبب افزایش تولید گلوکز می گردد و ترکیب KLoo1بصورت وابسته به دوز از گلوکونئوجنز کبدی ممانعت می کند( تولید واقعی گلوکز بوسیله ی سلولهای کبد) .
Kayمی گوید: مرحله ی بعدی این تحقیقات بررسی چگونگی تأثیر KLoo1و مولکولهای مشابه و تأثیر آن بروی عملکرد کریپتوکروم در سیستم زنده نظیر موشهای آزمایشگاهی است. دانشمندان همچنین به بررسی چنین ترکیباتی و تأثیرات آن بروی سایر مکانیزیم های جنبی در کبد که با سرعت بیولوژیک و بیماریهای متابولیکی در ارتباط است، خواهند پرداخت.
دکتر kayمی افزاید: این تحقیقات دری را بسوی روش های درمانی جدیدی که تا به حال تصورش را هم نمی کردیم باز می کند.
این وبلاگ فقط برای شیمیوفیل هاست!!!