به گزارش پایگاه اصلاع رسانی بنیان، در مطالعه‌ای که اخیراً در مجله PNAS منتشر شده است، محققان رابطه بین اندازه و تعداد سلول‌ها را در بدن انسان بررسی کردند و یک چارچوب کمی ایجاد کردند و الگوهای سلولی در مقیاس بزرگ را کشف کردند.

پیش زمینه

سلول‌ها، واحدهای بنیادی حیات، اندازه‌های خاصی را در بین پستانداران حفظ می‌کنند و بدن‌های بزرگ‌تر سلول‌های بیشتری نسبت به بدن‌های کوچک‌تر دارند. این اندازه سلول سازگار، عملکردهای تعیین شده آن‌ها را تسهیل می‌کند. انحرافات اغلب نشان دهنده بیماری هستند. انواع مختلف سلولی مانند نورون‌ها و میوسیت‌ها دارای ویژگی اندازه ضروری برای وظایف خود هستند. اگرچه تحقیقات گذشته به حدود 30 تا 37 تریلیون سلول انسانی اشاره می‌کند، اما درک جامعی از رابطه بین اندازه و تعداد سلول هنوز کشف نشده است. با ظهور تلاش‌هایی مانند اطلس سلول‌های انسانی، با هدف تعیین مشخصات هر نوع سلول انسانی، داده‌های ما با ترکیب بافت‌شناسی و آناتومی، می‌تواند پایه کمی برای درک ترکیب و عملکرد سلولی فراهم کند. این دیدگاه تلفیقی به پیوند دادن تحقیقات تک سلولی مدرن با زیست‌شناسی سلولی کلاسیک کمک می‌کند و بر نیاز به تحقیقات مداوم در مورد معیارهای سلولی در سطح بدن تأکید می‌کند.

درباره مطالعه

مطالعه حاضر با استفاده از سه مدل تشریحی، مرد، زن و کودک، داده‌هایی را در مورد اندازه سلول در سراسر بدن انسان گردآوری کرد. محققان با استفاده از بیش از 1500 منبع، حدود 400 نوع سلول منحصر به فرد را در 60 سیستم بافتی شناسایی کردند. آن‌ها با استفاده از مدل مرد به عنوان مرجع، که داده های دقیق تری داشت، تخمین هایی را برای زنان و کودکان بر اساس فرضیات خاصی انجام دادند. این مطالعه اندازه سلول‌ها را برای میوسیت‌ها و سلول‌های عصبی بر اساس رشد یا انقباض سیستم تنظیم کرد، اگرچه شمارش در جنس‌ها و سنین ثابت بود. مدل مرد نشان داد که سلول های خونی حدود 4.7 کیلوگرم وزن دارند که به 53 نوع تقسیم می‌شوند که 30 سیستم بافتی را در بر می‌گیرند. داده‌های کمیسیون بین‌المللی حفاظت رادیولوژیک (ICRP)، از جمله توده‌های بافتی و محتوای چربی و پروتئین، از کالبد شکافی و تصویربرداری به‌دست آمد. مغز مرد حاوی تقریباً 88 میلیارد نورون و تعداد مشابهی غیر نورون است. چالش‌های تخمین، به‌ ویژه در مورد سلول‌های اپیتلیال و اندوتلیال، به دلیل توزیع گسترده آن‌ها به وجود آمد. همچنین اطلاعات دقیقی در مورد فیبروبلاست‌ها و سلول‌های استئوئیدی در سراسر بافت‌ها ذکر شد. مردها دارای 13.3 کیلوگرم توده سلولی چربی هستند که در نواحی زیر پوستی و احشایی پراکنده شده و در زنان و کودکان مقادیر مشخصی دارد. این مطالعه به طور گسترده توزیع اندازه سلول را در بدن انسان ترسیم کرد.

نتایج مطالعه

مجموعه داده جامع مونتاژ شده یک نمای عمیق از پارامترها برای همه انواع سلول‌های اصلی انسان ارائه می‌دهد و جزئیات بی‌نظیری را در سیستم‌های مختلف بافت ارائه می‌دهد. به عنوان مثال، اندازه‌های فیبر عضلانی تمام گروه‌های اصلی ماهیچه‌های اسکلتی، نورون‌ها و گروه‌های سلول‌های گلیال در سیستم‌های عصبی محیطی و مرکزی و گروه‌های سلول‌های خونی را از زمان ایجاد آن‌ها در مغز استخوان تا توزیع نهایی آن‌ها در اندام‌های اصلی خون و بافت ها علاوه بر این، تاکید خاصی بر روی بافت‌های حیاتی برای سلامت انسان، از جمله سیستم گوارشی و بافت‌های تولید مثل زنانه بود. توزیع کلاس سلولی در بافت‌های منتخب تعداد سلول‌ها و توزیع زیست توده در 18 کلاس سلولی گسترده (رنگی) برای 32 سیستم بافتی مهم بدن نشان داده شده است، که تقریباً نیمی از 60 سیستم بافتی بررسی شده، از جمله اکثریت قریب به اتفاق زیست توده سلولی کل را نشان می‌دهد. مقادیر عددی به مرد مرجع به جز سینه‌ها، رحم و تخمدان‌های زن اشاره دارد. اکثر سیستم‌های بافتی تحت سلطه 140 نوع سلول متمایز هستند که کلاس سلول‌های اپیتلیال را تشکیل می‌دهند. CNSو PNS به ترتیب به سیستم عصبی مرکزی و محیطی اشاره دارد. کلاس سایر سلول‌های خون تحت سلطه ماکروفاژها است، اما شامل مونوسیت‌ها و پیش‌سازهای گلبول‌های قرمز و پلاکت‌ها می‌شود. زیست توده سلولی اجزای غیر سلولی زیست توده در هر بافت را که از آب خارج سلولی، پروتئین و مواد معدنی تشکیل شده است، حذف می‌کند. پژوهش حاضر بر گستردگی طیف اندازه سلول‌های انسانی تأکید می‌کند، به طوری که یک گلبول قرمز بیش از یک میلیون بار کوچک‌تر از یک میوسیت است. الگوهای متمایز خاصی هنگام بررسی توزیع بین تعداد سلول و زیست توده پدیدار شد. تعداد سلول‌ها عمدتاً شامل پلاکت‌ها، گلبول‌های قرمز و گلبول‌های سفید ساکن بافت است. در مقابل، زیست توده سلولی عمدتاً شامل سلول‌های ماهیچه‌ای و چربی است. چشم انداز وسیع تری از اندازه و تعداد سلول از طریق هیستوگرام اندازه سلولی که بدن انسان را در بر می‌گیرد ساخته می‌شود. با فرض توزیع لگ نرمال - که برای اکثر انواع سلول مناسب تلقی می‌شود - محققان این را برای ارتباط بهتر هر یک از 1264 گروه سلولی در مجموعه داده خود اتخاذ کردند. رابطه یافت شده بین شمارش کل لاگ در هر کلاس اندازه ورود به سیستم از گلبول‌های قرمز کوچک تا میوسیت‌های به طور قابل توجهی بزرگتر است. این رابطه به یک ارتباط تقریبا معکوس بین اندازه و تعداد سلول اشاره می‌کند، و نشان می‌دهد که وقتی اندازه سلول با یک عامل خاص افزایش می‌یابد، تعداد آن با یک عامل مشابه کاهش می‌یابد و بالعکس. جالب توجه است، زیست توده سلولی به طور کلی به طور یکنواخت در بین طبقات اندازه سلول پخش می‌شود، اما بدون بی نظمی نیست. در میان سلول‌های کوچکتر، توزیع اندازه وقفه‌هایی را در اطراف پلاکت‌ها و سلول‌های اسپرم هاپلوئید مشاهده می‌کند. سلول‌های به‌طور مشخص بزرگ‌تر، مانند سلول‌های چربی و میوسیت‌ها، توزیع‌های اندازه گسترده‌ای را نشان می‌دهند و تعداد آن‌ها بدون توجه به عواملی مانند چاقی یا تخریب عضلانی نسبتا ثابت می‌ماند. علاوه بر این، داده‌ها دیدگاهی را به تغییر اندازه سلول در انواع مختلف سلول ارائه می‌دهند. با داده‌های کافی برای گروه‌های سلولی متعدد، تنوع در اندازه برای این گروه‌ها محاسبه شد. نتایج نشان داد که در طیف وسیعی از اندازه‌های سلولی، ضریب تغییرات (CV) نسبتاً ثابت باقی می‌ماند. این ثبات در CV می‌تواند نشان دهد که مکانیسم‌های حاکم بر اندازه سلول در سلول‌های مختلف بدن انسان یکنواخت باقی می‌مانند.

نتیجه گیری

به طور خلاصه، مطالعه تغییرات تشخیص داده می‌تواند ناشی از تفاوت‌های بیولوژیکی یا عدم دقت اندازه‌گیری باشد که عدم قطعیت‌ها را در انواع مختلف سلول آشکار می‌کند. در حالی که رابطه بین پلوئیدی سلولی و جرم سلولی ناشناخته باقی می‌ماند، تخمین‌های اولیه نشان می‌دهد که تنها درصد کمی از تمام سلول‌های هسته دار پلی پلوئید هستند. یک الگوی قابل توجه وجود دارد که در آن اندازه و تعداد سلول رابطه معکوس دارند که در موجودات مختلف دیده می‌شود. منشأ این الگوها به طور جهانی تأیید نشده است، اما عوامل بسیاری می‌توانند بر آن‌ها تأثیر بگذارند، از جمله رشد سلولی و نرخ تقسیم. در نهایت، این داده‌ها می‌توانند کاربردهای مختلفی داشته باشند، از درک عملکرد سیستم ایمنی، پالایش تخمین‌های تعداد لنفوسیت‌ها، کمک به تکنیک‌های شناسایی سلولی تا عمل به عنوان مرجعی برای مطالعات آینده، احتمالاً ارائه بینش‌هایی در مورد پیش‌بینی‌های انرژی بر اساس اندازه سلول.

پایان مطلب./