به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، نوتروفیل‌ها از مشهورترین سلول‌های ایمنی محسوب می‌شوند. سلول‌هایی که نخستین پاسخ‌دهنده در برابر خطرات میکروبی‌اند اما هنوز بسیاری از جنبه‌های زیست‌شناسی آن‌ها ناشناخته مانده است. یکی از عجیب‌ترین ویژگی‌های آن‌ها، هسته‌ای است که شکل معمول و کروی ندارد و به صورت چندین لوب به هم متصل دیده می‌شود. این ظاهر غیرمعمول سال‌ها صرفاً یک ویژگی توصیفی به شمار می‌رفت، اما پژوهشگران اکنون با رویکردی تازه در پی فهم معنای کارکردی آن هستند. در بررسی‌‌ که به‌تازگی منتشر شده، مجموعه‌ای از شواهد از زیست‌مکانیک، ‌بیان ژن، مهاجرت سلولی و رفتارهای عملکردی نوتروفیل ادغام شده تا روشن شود هسته چندلبی چه نقشی در موفقیت این سلول‌ها در التهاب ایفا می‌کند. آنچه از این داده‌ها برمی‌آید این است که ساختار هسته نه یک جزئیات ساده، بلکه یک عنصر کلیدی در تمامیت عملکردی نوتروفیل است.

عبور از هسته ساده

نوتروفیل در زمان تولد خود در مغز استخوان هسته‌ای تقریباً گرد و نسبتاً بزرگ دارد، اما هنگام بلوغ دچار تغییرات بنیادین می‌شود؛ تغییری که به‌ظاهر ساده می‌آید، اما حاصل مجموعه‌ای از بازآرایی‌های دقیق مولکولی است. در این دوره میزان لامین A/C در پوشش هسته کاهش پیدا می‌کند، در حالی که مقدار گیرنده لامینB افزایش می‌یابد. این دو تغییر بنیادین امکان می‌دهند تا پوشش هسته انعطاف بیشتری پیدا کند و هسته بتواند به تدریج به شکل چند لوب تقسیم‌شونده تبدیل شود. در همین حال کروماتین داخل هسته نیز سازمان‌دهی تازه‌ای را تجربه می‌کند. تراکم هتروکروماتین بیشتر می‌شود، برخی نواحی کروماتینی به بخش‌های پیرامونی هسته منتقل می‌شوند و بخش‌هایی از ژنوم به دلیل نزدیکی به لامین‌ها در وضعیت خاموش‌تری قرار می‌گیرند. پژوهشگران معتقدند این جابه‌جایی‌ها نه‌تنها ساختار هسته را تغییر می‌دهد، بلکه وضعیت ژنی نوتروفیل را به‌گونه‌ای تنظیم می‌کند که با وظایف سریع و مخرب این سلول هماهنگ باشد. به بیان دیگر، هسته چندلُبی محصول تصادف یا اتفاق نیست بلکه نتیجه یک مسیر توسعه‌ای هدفمند است که سلول را برای عملکرد نهایی‌اش آماده می‌کند. محیطی که نوتروفیل‌ها در آن عمل می‌کنند، اغلب تنگ، پیچیده و متراکم است مانند اپی‌تلیوم‌های ملتهب، بافت همبند فشرده یا میان‌بافتی‌هایی که در جریان التهاب دچار انقباض و افزایش فشار شده‌اند. در چنین فضایی هسته، بزرگ‌ترین مانع حرکت سلول محسوب می‌شود. بررسی‌های مبتنی بر دستگاه‌های میکروفلوئیدیک نشان داده‌اند که نوتروفیل‌هایی با تعداد لوب بیشتر، هنگام عبور از منافذ بسیار باریک راحت‌تر تغییر شکل می‌دهند و سرعت بالاتری دارند. این پدیده احتمالاً نتیجه انعطاف مکانیکی هسته است چراکه هر لوب به‌تنهایی کوچکتر از هسته‌ای یک‌تکه است و تقسیم بار فیزیکی در بین لوب‌ها عملکرد سلول را روان‌تر می‌کند. با این حال، نتایج همه مطالعات یکسان نیستند. برخی پژوهش‌ها نشان داده‌اند سلول‌هایی که هسته کاملاً گرد دارند نیز قادرند از منافذ تنگ عبور کنند. همین تضادها پژوهشگران را محتاط کرده است: به‌نظر می‌رسد  هسته چندلبی یک مزیت عملکردی مهم است، اما الزام مطلق نیست. با وجود این اختلاف‌ها، نکته‌ای که تقریباً همه یافته‌ها بر آن تأکید کرده‌اند، نقش شبکه سیتواسکلتی و هماهنگی آن با هسته است. نوتروفیل‌ها نه‌تنها از انعطاف هسته، بلکه از آرایش خاص رشته‌های اکتین و میوزین نیز کمک می‌گیرند تا بدنی کوچک اما کارآمد برای عبور از سدهای بافتی ایجاد کنند.

کارکردهای ایمنی و رابطه پنهان آن‌ها با هسته

نوتروفیل‌ها در میدان نبرد ایمنی وظایف متنوعی دارند: فاگوسیتوز میکروب‌ها، تخلیه گرانول‌های سمی، تولید رادیکال‌های آزاد و گاه آزادسازی دام‌های کروماتینی موسوم بهNET . تا امروز، رابطه مستقیم میان تعداد لوب‌ها و میزان فاگوسیتوز به‌طور قطعی ثابت نشده است. اما شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهند تغییر شکل هسته می‌تواند بر شیوه سازمان‌دهی کروماتین و در نتیجه بر سرعت در دسترس قرار گرفتن ژن‌های ضروری تأثیر بگذارد. برای نوتروفیل‌ها که باید در چند دقیقه پاسخ دفاعی ایجاد کنند، این هماهنگی می‌تواند حیاتی باشد. در زمینه NETosis، یعنی فرآیندی که طی آن نوتروفیل کروماتین خود را برای به‌دام‌انداختن میکروب‌ها رها می‌کند، ساختار هسته کاملاً دخیل است. در این فرآیند، پوشش هسته فرو می‌پاشد، کروماتین باز می‌شود و دام‌ها تشکیل می‌شوند. حال اگر معماری هسته از ابتدا به‌گونه‌ای باشد که کروماتین فشرده‌تر و لامین‌ها کمتر باشند، احتمالاً سرعت این فروپاشی بیشتر می‌شود. بنابراین ممکن است هسته چندلُبی به‌طور غیرمستقیم زمینه را برای اجرای سریع‌تر NETosis آماده کند.

تغییر شکل هسته به‌عنوان شاخصی از وضعیت ایمنی

یکی از یافته‌های مهم پژوهش‌های اخیر این است که تغییرات هسته نوتروفیل می‌تواند نشان‌دهنده وضعیت سلامت یا بیماری باشد. برای مثال، در اختلال ژنتیکی Pelger–Huët anomaly، نوتروفیل‌ها، لب‌های کامل ندارند و هسته بیشتر شبیه یک تخم‌مرغ کشیده است. در این افراد اگرچه شکل هسته متفاوت است، اما همه کارکردهای نوتروفیل مختل نمی‌شود. این نکته نشان می‌دهد شکل چندلبی کارآمدترین گزینه است، اما نه تنها راه ممکن. در التهاب‌های شدید، سپسیس، و بیماری‌های خودایمنی نیز تغییراتی در تعداد لوب‌ها، شدت تفکیک و ظاهر هسته مشاهده شده است. چنین تغییراتی می‌توانند نشانه‌ای از فعال شدن بیش از حد نوتروفیل‌ها یا خروج زودهنگام آن‌ها از مغز استخوان باشند؛ سلول‌هایی که هنوز کاملاً بالغ نشده‌اند معمولاً هسته‌هایی با لوب‌های کمتر دارند. این الگوها باعث شده است پژوهشگران به استفاده از مورفولوژی هسته به‌عنوان یک نشانگر تشخیصی بالقوه فکر کنند؛ رویکردی که می‌تواند در پایش شدت التهاب یا روند درمان ارزشمند باشد.

تعامل میان ژنتیک، مکانیک و بافت

در تحلیل‌های جدید، پژوهشگران به وابستگی پیچیده میان سه عنصر اشاره کرده‌اند: ژنتیک، مکانیک و بافت. از یک سو ژن‌هایی که لامین‌ها و گیرنده‌های هسته‌ای را تنظیم می‌کنند، معماری هسته را تعیین می‌کنند. از سوی دیگر، محیط بافتی اعم از فشار مکانیکی، تراکم سلولی و وضعیت التهابی بر نحوه تغییر شکل هسته اثر می‌گذارد. برای نمونه، نوتروفیلی که از مویرگ‌های ریه عبور می‌کند مجبور است بدن خود را چندین برابر تغییر شکل دهد، در حالی که نوتروفیلی که در مغز استخوان است چنین فشاری ندارد. همین الگو نشان می‌دهد که شکل هسته نه‌تنها محصول اطلاعات ژنتیکی، بلکه نتیجه تعامل با فضاهای بسیار متنوعی است که سلول مجبور است در آن‌ها عمل کند. می‌توان گفت هسته نوتروفیل حاصل تطابق تکاملی با محیط‌های دشوار است. محیط‌هایی که این سلول در آن‌ها باید ظرف چند ثانیه تصمیم گیرد، حرکت کند و با عوامل مهاجم برخورد نماید. پژوهشگران بر اساس یافته‌های تازه تلاش کرده‌اند تصویری منسجم‌تر از نوتروفیل ارائه کنند. در بیماری‌هایی مانند آرتریت روماتوئید، کولیت اولسراتیو، آسم یا سپسیس، رفتار نوتروفیل‌ها و وضعیت هسته آن‌ها متفاوت است.  پژوهش‌های گوناگون نشان می‌دهند که مورفولوژی هسته می‌تواند همراهی قابل توجهی با وضعیت ایمنی داشته باشد. اگر این رابطه به‌طور کامل‌تر روشن شود، ابزارهای جدیدی برای پزشکی دقیق در اختیار قرار خواهد گرفت، از جمله روش‌هایی که بتوانند نوع فعالیت نوتروفیل‌ها را در بیماران به‌صورت غیرتهاجمی ارزیابی کنند.

فراتر از یک ویژگی ظاهری

آنچه از مجموع سه پژوهش تحلیل‌شده برمی‌آید این است که معماری هسته نوتروفیل الگوی پیچیده‌ای از هماهنگی ساختاری و عملکردی است. این ساختار نه تصادفی است و نه یک پدیده تزئینی؛ بلکه یکی از آجرهای اصلی کارآمدی نوتروفیل‌ها محسوب می‌شود. اگرچه برخی پرسش‌های کلیدیمانند نقش دقیق تعداد لوب‌ها در هر عملکرد هنوز بی‌پاسخ هستند، اما اکنون روشن است که هسته چندلبی یکی از هویت‌های بنیادی نوتروفیل‌هاست؛ هویتی که به آن‌ها اجازه می‌دهد همزمان مهاجم، سریع، انعطاف‌پذیر و کارآمد باشند. درک بهتر این ساختار می‌تواند افق‌های جدیدی در فهم بیماری‌های التهابی و عفونی بگشاید و شاید روزی به طراحی مداخلاتی منجر شود که فعالیت نوتروفیل‌ها را با دقت بیشتری تنظیم کنند.

پایان مطلب./