محققان عملکرد طحال را مدل سازی کردند

روزانه میلیارد‌ها گلبول قرمز از طحال عبور می‌کنند؛ چرا که طحال مسئول فیلتر کردن سلول‌های قدیمی یا آسیب دیده است.

هنگامی که سلول‌های خونی بد شکل می‌شوند، فیلتراسیون طحال دشوارتر می‌شود.

فیلتراسیون در بیماران مبتلا به بیماری سلول داسی شکل که میلیون‌ها نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می‌دهد، دشوارتر می‌شود.

گلبول‌های داسی شکل می‌توانند فیلتر‌های طحال را مسدود کنند و منجر به یک وضعیت بالقوه تهدید کننده در زندگی شوند.

محققان MIT ، دانشگاه فناوری نانیانگ در سنگاپور ، انستیتو پاستور در پاریس یک دستگاه میکروسیال یا "طحال روی یک تراشه" طراحی کرده اند که می‌تواند چگونگی عملکرد طحال را مدل‌سازی کند.

محققان دریافتند که سطح پایین اکسیژن احتمال مسدود شدن فیلتر‌های طحال را افزایش می‌دهد.

آن‌ها همچنین نشان دادند که افزایش سطح اکسیژن می‌تواند فیلتر‌ها را باز و مشخص کند که چگونه انتقال خون به بیماران مبتلا به این بیماری کمک می‌کند.

مینگ دائو، محقق اصلی دپارتمان علوم و مهندسی مواد MIT گفت: اگر سطح اکسیژن را افزایش دهیم، انسداد را معکوس می‌کند. این اتفاق شبیه کاری است که در هنگام بروز بحران طحال انجام می‌شود.

اولین کاری که پزشکان انجام می‌دهند، تزریق خون است و در بیشتر موارد ، تا حدودی برای بیمار تسکین بخش است.

عمر بیشتر گلبول‌های قرمز حدود ۱۲۰ روز است؛ بنابراین تقریباً ۱ درصد از ذخایر گلبول قرمز باید هر روز حذف شود.

در داخل طحال ، خون از طریق بافتی به نام پالپ قرمز جریان می‌یابد که شامل مسیر‌های باریکی به نام شکاف‌های بین اندوتلیالی است.

این شکاف‌ها که توسط فضا‌های بین سلول‌های اندوتلیالی پوشاننده رگ‌های خونی طحال تشکیل شده‌اند ، حداکثر ابعادشان به‌طور قابل‌توجهی کوچک‌تر از ابعاد یک گلبول قرمز است.

هر گلبول قرمزی که نتواند از این منافذ ریز عبور کند ، آسیب دیده ، سفت یا بدشکل شده است. به همین دلیل به دام می‌افتد و توسط سلول‌های ایمنی به نام ماکروفاژ‌ها از بین می‌رود.

برای مدل‌سازی عملکرد فیلتراسیون طحال ، محققان یک دستگاه میکروسیال با دو ماژول ایجاد کردند. تراشه S که شکاف‌های بین اندوتلیال را مدل سازی می‌کند و تراشه M که ماکروفاژ‌ها را شبیه سازی می‌کند.

این دستگاه همچنین شامل یک کانال گاز است که می‌تواند برای کنترل غلظت اکسیژن هر تراشه برای شبیه سازی شرایط در بدن استفاده شود.

با استفاده از این دستگاه ، محققان به دنبال درک بهتر بیماری‌های حاد طحال هستند.

در حدود ۵ درصد از بیماران مبتلا به بیماری سلول داسی شکل معمولا کودکان هستند.

هنگامی که این اتفاق می‌افتد ، طحال بزرگ می‌شود و بیمار به شدت کم خون می‌شود.

پزشکان معمولاً این مشکل را با تزریق خون درمان می‌کنند؛ اما اگر کمکی نکرد ، ممکن است نیاز به برداشتن طحال با جراحی باشد.

محققان با بررسی گلبول‌های قرمز سالم و گلبول‌های قرمز داسی شکل از بیماران مبتلا به کم خونی داسی شکل به سلول‌ها اجازه داده اند تا تحت سطوح کنترل شده ، اکسیژن در دستگاه خود جریان پیدا کند.

در شرایط عادی اکسیژن (که اشباع ۲۰ درصدی است) سلول‌های داسی شکل در شکاف‌ها انسداد ایجاد می‌کنند، اما هنوز فضایی برای عبور سایر سلول‌های خونی وجود دارد.

با این حال، هنگامی که سطح اکسیژن به ۲ درصد کاهش یافت، شکاف‌ها به سرعت و کاملا مسدود می‌شوند.

هنگامی که محققان سطح اکسیژن را دوباره افزایش دادند، انسداد برطرف شد.

دکتر سورش گفت: یافته‌های ما یک چارچوب علمی کلی برای راهنمایی و منطقی کردن آنچه پزشکان مشاهده می‌کنند، ارائه می‌دهد.

آن‌ها همچنین به روشن شدن چگونگی عملکرد طحال برای کمک به فیلتر کردن سلول‌های خونی کمک می‌کنند.

محققان دریافتند که شرایط کم اکسیژن (۵ درصد اکسیژن) باعث ایجاد مقداری گرفتگی می‌شود، اما برای عمل جراحی برداشتن طحال کافی نیست.

محققان می‌گویند: سلول‌های داسی سفت حتی پس از بلعیدن شدن توسط سیستم ایمنی نیز شکل داسی خود را حفظ می‌کنند که نابود کردن یا هضم آن‌ها را برای ماکروفاژ‌ها دشوارتر می‌کند.

دائو گفت: حدود نیمی از این سلول‌ها برای مدت طولانی داسی شکل می‌مانند و کل فرآیند هضم را کند می‌کنند.

وقتی سطح اکسیژن افزایش یافت، سلول‌های خونی شکل طبیعی خود را باز می‌یابند.

محققان اکنون از طحال روی یک تراشه برای بررسی این که چگونه دارو‌های مورد استفاده برای درمان بیماری سلول داسی شکل مانند وکسلوتور و هیدروکسی اوره، بر رفتار سلولی که در این مطالعه مشاهده کردند، تأثیر می‌گذارند استفاده می‌کنند.

آن‌ها همچنین امیدوارند روزی بتوانند از این دستگاه برای کمک به پزشکان در تجزیه و تحلیل سلول‌های خونی بیماران و نظارت بر پیشرفت بیماری آن‌ها استفاده کنند.

منبع: سایت مدیکال اکسپرس