این کشف ممکن است سرنخهای جدیدی درباره شرایط التهابی مزمن ارائه دهد.
سلولها در بافتهایی مانند پوست، روده و راههای هوایی به طور منظم میمیرند و نیاز به حذف دارند. همسایگان آنها با یک تکلیف دشوار مواجه هستند: آنها باید سلول در حال مرگ را ببلعند بدون اینکه شکافی در لایه محافظ اطراف آن ایجاد شود.
پژوهشگران مرکز تنظیم ژنومیک در بارسلونا کشف کردهاند که چگونه سلولها میتوانند هر دو وظیفه را همزمان انجام دهند. در جنینهای ماهی زبرا و موش، سلولها بخشی از ماشینآلات مولکولی را که معمولاً سلولهای مجاور را کنار هم نگه میدارد، برای کمک به حذف سلولهای در حال مرگ در حالی که بافت اطراف را بسته نگه میدارند، بازاستفاده کردند.
«ما کنجکاو بودیم که بفهمیم سلولهای اپیتلیال ماشینآلات چسبندگی مولکولی خود – همان «چسبی» که معمولاً آنها را کنار هم نگه میدارد – را برای بلعیدن سلولهای در حال مرگ بازتعریف میکنند»، به گفته ورنا روپرت، استاد پژوهشی ICREA و نویسنده ارشد مطالعه.
چسب سلولی به عنوان ماشینآلات پاکسازی عمل میکند
سلولهای درگیر، سلولهای اپیتلیال نامیده میشوند. آنها لایههای محکم متصلی را تشکیل میدهند که سطوح بدن از جمله پوست، روده و راههای هوایی را پوشش میدهند و آستر میکنند. یکی از پروتئینهایی که به چسبیدن این سلولها کمک میکند، E-cadherin (ای-کادهِرین) است که همراه با چندین پروتئین دیگر به عنوان بخشی از یک کمپلکس مولکولی بزرگتر عمل میکند.
تصویربرداری زنده نشان داد که این ماشینآلات دقیقاً در جایی تجمع یافت که یک سلول اپیتلیال با یک همسایه در حال مرگ تماس پیدا کرد. سپس پژوهشگران پرسیدند آیا E-cadherin صرفاً دو سلول را به همان روشی که معمولاً سلولهای سالم مجاور را به هم متصل میکند، به هم وصل میکند یا خیر.
برای یافتن پاسخ، آنها ابتدا بافت را با سلولهای در حال مرگی که از E-cadherin تهی شده بودند مواجه کردند. سلولهای اپیتلیال همچنان آنها را به طور کارآمد حذف کردند. تیم سپس از قطرات چربی استفاده کرد که هیچ پروتئینی نداشتند اما سیگنال سطحی را حمل میکردند که معمولاً توسط سلولهای در حال مرگ نمایش داده میشود. بافت آن قطرات را نیز بلعید.
در مجموع، آزمایشات نشان داد که E-cadherin روی سلول در حال مرگ برای حذف ضروری نیست. در عوض، کمپلکس E-cadherin در داخل بافت اطراف به نظر میرسد نقش متفاوتی را بر عهده میگیرد و به سلولهای اپیتلیال کمک میکند تا مواد مورد نیاز برای پاکسازی را فیزیکی بلعیده و حذف کنند.
سلولها همسایگان را بدون شکستن مانع میبلعند
انجام این کار بدون تضعیف بافت، چالش دیگری ایجاد میکند. سلولهای اپیتلیال به شدت در کنار هم قرار گرفتهاند تا یک مانع پیوسته تشکیل دهند، اما بلعیدن چیزی به اندازه یک سلول دیگر نیازمند تغییر شکل عمده است.
پژوهشگران دریافتند که یک سلول اپیتلیال این مشکل را با اجازه دادن به دو سطح خود برای رفتار متفاوت حل میکند. سطح پایین دور سلول در حال مرگ کشیده میشود و به کشیدن آن به داخل کمک میکند، در حالی که سطح بالا نسبتاً پایدار باقی میماند و بافت را بسته نگه میدارد.
اندازهگیریهای حاصل از تصویربرداری زنده این تقسیم کار را تأیید کرد. سطح قبل، حین و پس از بلع تغییر بسیار کمی داشت، در حالی که سطح پایین تغییرات شکل بسیار بزرگتری را تجربه کرد.
روپرت این رفتار را به رقصندگانی تشبیه میکند که در یک صف ایستادهاند و دستهایشان را به هم قفل کردهاند. بالاتنه آنها ثابت میماند در حالی که پاهایشان حرکات پیچیدهتر مورد نیاز هنگام ظهور یک سلول در حال مرگ را انجام میدهند.
«این همان رقصنده با کوریوگرافی متفاوت است»، او اظهار داشت.
پاکسازی سلولی نیازمند نیروی متعادل است
تیم همچنین بررسی کرد که چگونه پروتئینهای منفرد در کمپلکس E-cadherin به این فرآیند کمک میکنند. یک جزء، کمپلکس را به اسکلت داخلی سلول متصل میکند و به سلول اجازه میدهد تا هنگام پیچیدن دور و بلعیدن همسایه در حال مرگ، نیرو را منتقل کند.
وقتی پژوهشگران آن پروتئین را حذف کردند، یا بخش خاصی که برای اتصال به اسکلت داخلی لازم بود، سلولها دیگر قادر به بلعیدن سلولهای در حال مرگ نبودند.
پروتئین دیگر به مهار ماشینآلات انقباضی سلول کمک میکرد. حذف آن مهار، سلولها را در بلعیدن اهدافشان بهتر نکرد. در عوض، سلولها بیش از حد سفت شدند و در پاکسازی سلولهای در حال مرگ شکست خوردند.
پژوهشگران سپس آزمایش کردند که آیا همین مکانیسم فراتر از ماهی زبرا عمل میکند یا خیر. در جنینهای اولیه موش، مسدود کردن E-cadherin نیز سلولهای در حال مرگ را بدون پاکسازی باقی گذاشت، که شواهدی مبنی بر اشتراک این فرآیند در میان مهرهداران ارائه داد.
جنینها برای مطالعه این نوع رفتار به ویژه مفید هستند زیرا شفافاند و به پژوهشگران اجازه میدهند تا سلولها و بافتهای زنده را در جزئیات دقیق هنگام وقوع پاکسازی تماشا کنند.
این مطالعه بر اساس کار قبلی روپرت بنا شده است که نشان میداد سلولهای اپیتلیال در جنینها میتوانند برای حذف سلولهای در حال مرگ به عنوان شکلی از دفاع ذاتی ایمنی اولیه همکاری کنند. یافتههای جدید، منتشر شده در ۲۷ آگوست ۲۰۲۶ در Nature Communications، به توضیح نحوه انجام پاکسازی فیزیکی توسط آن سلولها بدون شکستن مانعی که تشکیل میدهند، کمک میکند.
پاکسازی ناکام میتواند التهاب را تغذیه کند
اینکه آیا همین مکانیسم E-cadherin در ماهی زبرا بالغ، موش بالغ یا بافتهای انسانی عمل میکند یا خیر، هنوز ناشناخته است.
دلایلی برای تحقیق بیشتر وجود دارد. بافتهای اپیتلیال بالغ در شبکیه، کولون، راههای هوایی و غدد شیری از قبل به دلیل حذف سلولهای در حال مرگ شناخته شدهاند، و E-cadherin در بافتهای اپیتلیال در سراسر بدن یافت میشود. ساختار آن نیز در طول گونهها تغییر قابل توجهی نکرده است.
اگر مشخص شود که این مکانیسم به طور گستردهتر عمل میکند، میتواند به پژوهشگران کمک کند تا بهتر درک کنند که بافتها چگونه به طور ایمن سلولهای در حال مرگ را دفع میکنند. سلولهایی که حذف نمیشوند سرانجام ممکن است متلاشی شوند و محتویات خود را آزاد کنند که میتواند به التهاب مزمن کمک کند.
یافتهها پیشنهاد میکنند که موفقیت در پاکسازی تنها به شناسایی سیگنالهای شیمیایی ساطع شده توسط یک سلول در حال مرگ بستگی ندارد. بافت اطراف نیز باید توانایی تغییر شکل کافی برای حذف آن سلول بدون به خطر انداختن مانع محافظتی را داشته باشد.
«مطالعه مکانیسمهای نحوه حذف کارآمد سلولهای در حال مرگ از بافتها اهمیت بسیار بالایی برای سلامت انسان دارد»، روپرت نتیجه گرفت.
منبع: «تشکیل کمپلکس E-cadherin/catenin از نو، مکانیک اپیتلیال قاعدهای و انتقال نیرو را برای پاکسازی سلول آپوپتوتیک کنترل میکند» توسط هانا-ماریا هاکینین، مارتا باتت، لورا اف. بیانکی، سندا خیمنز-دلگادو، فابیو پزانو، استفان ویسر، لوکا چیامپا، استبان هویمان، کارینا ویبه، سوفی وایما و ورنا روپرت، ۲۷ آگوست ۲۰۲۶، Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-026-76710-1
تأمین مالی توسط وزارت علم و نوآوری اسپانیا، برنامه علوم انسانی مرزی، برنامه افق اروپا اتحادیه اروپا و بنیاد «لا کایسا»، با حمایت اضافی صندوق اجتماعی اروپا انجام شد. این پروژه از تسهیلات اصلی CRG برای میکروسکوپی نور پیشرفته، مهندسی بافت و فناوریهای پروتئینی استفاده کرد.