یادداشت
نقشهٔ جدید پیری ایمنی به رمزگشایی خطر بیماری‌های مزمن آینده کمک می‌کند
مطالعه‌ای به رهبری دانشکدهٔ پزشکی دانشگاه واشینگتن در سنت‌لوئیس، نقشه‌ای از پیری ایمنی انسان ایجاد کرده است که نشان می‌دهد فرد در مسیر پیری سالم قرار دارد یا در معرض خطر بیماری‌های مزمن آینده
امتیاز:
به گزارش پایگاه اطلاع‌رسانی بنیان، مطالعه‌ای به رهبری پژوهشگران دانشکدهٔ پزشکی دانشگاه واشینگتن در سنت‌لوئیس، بیمارستان ملی کودکان در اوهایو و کینگز کالج لندن، نقشه‌ای از پیری ایمنی انسان ایجاد کرده است که به رمزگشایی مسیرهای متفاوت پیری کمک می‌کند. این یافته‌ها که در ۹ اکتبر در مجلهٔ Immunity منتشر شده، نشان می‌دهد که نسبت بین دو نوع سلول ایمنی می‌تواند آشکار کند که آیا فرد سالم می‌ماند یا ممکن است با خطر بیماری آینده مواجه شود. پژوهشگران حدود ۱۲.۴ میلیون سلول ایمنی فردی را از خون ۲۶۰۹ بزرگسال عمدتاً سالم ۲۰ تا بیش از ۹۰ ساله در هشت کوهورت در آمریکای شمالی، بریتانیا، آسیا و استرالیا تحلیل کردند. آنها دریافتند که خون افراد جوان‌تر به‌طور یکنواخت با سلول‌های ایمنی ساده که هنوز در معرض پاتوژن‌های خاص قرار نگرفته‌اند و نسبت به عفونت‌ها یا واکسن‌های جدید انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند، غنی شده است، در حالی که سیستم‌های ایمنی مسن‌تر متنوع‌تر بودند. به‌طور خاص، برخی از شرکت‌کنندگان مسن‌تر فراوانی بیشتری از سلول‌های ایمنی داشتند که التهاب را منعکس می‌کنند. برای نقشه‌برداری از این تغییر، پژوهشگران هر شرکت‌کننده را بر اساس نسبت بین دو نوع گلبول سفید خون — سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم B و سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم K — روی یک طیف قرار دادند. گرانزیم‌ها سلاح‌های مولکولی هستند که توسط برخی گلبول‌های سفید خون به نام سلول‌های T CD8 حافظه‌ای افکتور برای از بین بردن سلول‌های هدف یا هماهنگ‌کردن پاسخ‌های ایمنی استفاده می‌شوند. در حالی که سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم B به‌عنوان نابودکنندگان مستقیم سلول‌های بیمار عمل می‌کنند، سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم K کمتر مطالعه شده‌اند و ممکن است نقشی در به‌صدا درآوردن زنگ‌های هشدار داشته باشند که نیروهای کمکی ایمنی را فرا می‌خوانند. پژوهشگران سپس به UK Biobank روی آوردند، یک پایگاه دادهٔ عظیم که ۵۰۰ هزار شرکت‌کنندهٔ سالم اولیهٔ ۴۰ تا ۶۹ ساله را از سراسر بریتانیا و هر رویداد پزشکی آنها را تا ۱۵ سال پیگیری کرده بود. این مجموعه داده همچنین شامل اطلاعاتی دربارهٔ صدها پروتئین شناور در خون شرکت‌کنندگان بود. اما از آنجا که داده‌های UK Biobank فاقد شمارش سلول‌های T CD8 بود، پژوهشگران از یک مجموعه دادهٔ کوچک‌تر از بزرگسالان به‌ظاهر سالم که شامل شمارش سلول‌های T CD8 و پروتئین‌های خون بود، برای ایجاد یک مدل کامپیوتری استفاده کردند تا مسیرهای پروتئینی باقی‌مانده را زمانی که سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم B یا سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم K غالب بودند، نقشه‌برداری کنند. پژوهشگران این مدل را بر نمونه‌های پروتئین خون پایه ۵۰۰۰۰ شرکت‌کننده از UK Biobank اعمال کردند و موقعیت آنها را روی طیف سلول‌های ایمنی محاسبه کردند. ۱۵ سال سابقهٔ سلامت پزشکی نشان داد که بزرگسالان سالمی که سیستم ایمنی آنها در ابتدا به‌شدت به سمت سلول‌های گرانزیم B متمایل بود، در مقایسه با کسانی که سلول‌های گرانزیم K بیشتری داشتند، یک دهه بعد خطر مرگ بالاتری داشتند. گروه غالب گرانزیم B همچنین بیشتر در معرض ابتلا به بیماری‌های مزمن از جمله دیابت نوع ۲، فشار خون بالا، بیماری کبدی و نارسایی کلیوی در دههٔ بعد بودند. یک سیستم ایمنی سالم به‌تدریج در طول زمان به سمت سلول‌های گرانزیم K تغییر می‌کند، در حالی که یک سیستم ایمنی که به سمت سلول‌های گرانزیم B متمایل است، نشان‌دهندهٔ پیری ناسالم است. از آنجا که افراد می‌توانند بسیار زودتر در زندگی به این حالت گرانزیم B برسند، سیستم‌های ایمنی آنها در مسیرهای متفاوتی پیر می‌شوند و این توضیح می‌دهد که چرا دو نفر که در یک سال متولد شده‌اند، ممکن است دهه‌ها بعد با خطرات متفاوتی برای بیماری مزمن و مرگ مواجه شوند. نقشه‌برداری بیماران روی طیف پیری ایمنی امروزه نیازمند فناوری تخصصی پیچیده و پرهزینه است. آرتیوموف و آزمایشگاهش در حال تطبیق پژوهش خود با یک آزمایش خون ساده هستند که می‌تواند با تجهیزات استاندارد پردازش شود. یک ابزار تشخیصی مقرون‌به‌صرفه و روزمره می‌تواند پایش زودهنگام سلامت ایمنی را به بخشی روتین از مراقبت پیشگیرانه تبدیل کند. آرتیوموف می‌گوید: «ما می‌توانیم این را مانند بررسی سطح روغن خودرو قبل از روشن شدن چراغ بررسی موتور در نظر بگیریم. هدف ما توسعهٔ یک تشخیص هشدار زودهنگام است که پزشکان را از استرس ایمنی زیربالینی مطلع کند و آزمایش‌های تخصصی‌تر را تشویق نماید که می‌تواند امکان مداخله را مدت‌ها پیش از ظهور علائم بیماری مزمن فراهم کند.»
پیری ایمنی — دو نفر با یک تاریخ تولد، دو مسیر متفاوت
در حالی که شمع‌های تولد تعداد سال‌هایی را که کسی زندگی کرده است اندازه‌گیری می‌کنند، آنها همیشه داستان کامل سلامت کسی را بیان نمی‌کنند. دو نفر که در یک روز متولد شده‌اند می‌توانند سیستم‌های ایمنی داشته باشند که متفاوت پیر می‌شوند و برخی از بزرگسالان مسن‌تر را با سیستم‌های دفاعی مقاوم و برخی دیگر را با سیستم‌های ایمنی ناکارآمد که خطر بیماری‌های مرتبط با سن را افزایش می‌دهد، رها می‌کنند. مطالعه‌ای به رهبری پژوهشگران دانشکدهٔ پزشکی دانشگاه واشینگتن در سنت‌لوئیس، بیمارستان ملی کودکان در اوهایو و کینگز کالج لندن، نقشه‌ای از پیری ایمنی انسان ایجاد کرده است که به رمزگشایی این مسیرهای متفاوت کمک می‌کند. یافته‌ها نشان می‌دهد که نسبت بین دو نوع سلول ایمنی می‌تواند آشکار کند که آیا فرد سالم می‌ماند یا ممکن است با خطر بیماری آینده مواجه شود. دکتر ماکسیم ان. آرتیوموف، نویسندهٔ مسئول همکار و استاد آسیب‌شناسی و ایمونولوژی در دانشکدهٔ پزشکی واشینگتن، می‌گوید: «ما دریافته‌ایم که نشانه‌هایی در خون وجود دارد که می‌تواند به ما بگوید آیا کسی در مسیر پیری سالم یا ناسالم قرار دارد. شناسایی پرچم‌های قرمز بیولوژیکی خاص در سیستم ایمنی می‌تواند راه را برای آزمایش‌های هشدار زودهنگام هموار کند که خطر بیماری را سال‌ها پیش از تشخیص بالینی شناسایی می‌کنند.»
نقشه‌برداری از طیف پیری ایمنی — تحلیل ۱۲.۴ میلیون سلول ایمنی
پژوهشگران، از جمله نویسندگان مسئول همکار استفن هریج، استاد فیزیولوژی انسانی و کاربردی در کینگز کالج لندن، و میکیتا آرتوموف، استادیار مؤسسهٔ پزشکی ژنومی در بیمارستان ملی کودکان، تلاش کردند تا درک کنند که سیستم‌های ایمنی افراد چگونه پیر می‌شوند. آنها حدود ۱۲.۴ میلیون سلول ایمنی فردی را از خون ۲۶۰۹ بزرگسال عمدتاً سالم ۲۰ تا بیش از ۹۰ ساله در هشت کوهورت در آمریکای شمالی، بریتانیا، آسیا و استرالیا تحلیل کردند. آنها دریافتند که خون افراد جوان‌تر به‌طور یکنواخت با سلول‌های ایمنی ساده که هنوز در معرض پاتوژن‌های خاص قرار نگرفته‌اند و نسبت به عفونت‌ها یا واکسن‌های جدید انعطاف‌پذیر باقی می‌مانند، غنی شده است، در حالی که سیستم‌های ایمنی مسن‌تر متنوع‌تر بودند. به‌طور خاص، برخی از شرکت‌کنندگان مسن‌تر فراوانی بیشتری از سلول‌های ایمنی داشتند که التهاب را منعکس می‌کنند.
نسبت گرانزیم B به گرانزیم K — کلید مسیر پیری
برای نقشه‌برداری از این تغییر، پژوهشگران هر شرکت‌کننده را بر اساس نسبت بین دو نوع گلبول سفید خون — سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم B و سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم K — روی یک طیف قرار دادند. گرانزیم‌ها سلاح‌های مولکولی هستند که توسط برخی گلبول‌های سفید خون به نام سلول‌های T CD8 حافظه‌ای افکتور برای از بین بردن سلول‌های هدف یا هماهنگ‌کردن پاسخ‌های ایمنی استفاده می‌شوند. در حالی که سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم B به‌عنوان نابودکنندگان مستقیم سلول‌های بیمار عمل می‌کنند، سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم K کمتر مطالعه شده‌اند و ممکن است نقشی در به‌صدا درآوردن زنگ‌های هشدار داشته باشند که نیروهای کمکی ایمنی را فرا می‌خوانند. پژوهشگران سپس پرسیدند: آیا موقعیت یک فرد سالم روی این طیف می‌تواند خطر بیمار شدن او را تعیین کند؟ به عبارت دیگر، آیا داشتن یکی از این دو نوع سلول T CD8 بیشتر از دیگری می‌تواند سلامت آیندهٔ فرد را با افزایش سن تعیین کند؟
استفاده از UK Biobank — پیگیری ۱۵ سالهٔ ۵۰ هزار شرکت‌کننده
تیم پژوهشی به UK Biobank روی آورد، یک پایگاه دادهٔ عظیم که ۵۰۰ هزار شرکت‌کنندهٔ سالم اولیهٔ ۴۰ تا ۶۹ ساله را از سراسر بریتانیا و هر رویداد پزشکی آنها را تا ۱۵ سال پیگیری کرده بود. این مجموعه داده همچنین شامل اطلاعاتی دربارهٔ صدها پروتئین شناور در خون شرکت‌کنندگان بود. اما از آنجا که داده‌های UK Biobank فاقد شمارش سلول‌های T CD8 بود، پژوهشگران از یک مجموعه دادهٔ کوچک‌تر از بزرگسالان به‌ظاهر سالم که شامل شمارش سلول‌های T CD8 و پروتئین‌های خون بود، برای ایجاد یک مدل کامپیوتری استفاده کردند تا مسیرهای پروتئینی باقی‌مانده را زمانی که سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم B یا سلول‌های تولیدکنندهٔ گرانزیم K غالب بودند، نقشه‌برداری کنند. پژوهشگران این مدل را بر نمونه‌های پروتئین خون پایه ۵۰۰۰۰ شرکت‌کننده از UK Biobank اعمال کردند و موقعیت آنها را روی طیف سلول‌های ایمنی محاسبه کردند.
یافته‌های کلیدی — گرانزیم B بالا، خطر بیماری مزمن و مرگ بالاتر
۱۵ سال سابقهٔ سلامت پزشکی نشان داد که بزرگسالان سالمی که سیستم ایمنی آنها در ابتدا به‌شدت به سمت سلول‌های گرانزیم B متمایل بود، در مقایسه با کسانی که سلول‌های گرانزیم K بیشتری داشتند، یک دهه بعد خطر مرگ بالاتری داشتند. گروه غالب گرانزیم B همچنین بیشتر در معرض ابتلا به بیماری‌های مزمن از جمله دیابت نوع ۲، فشار خون بالا، بیماری کبدی و نارسایی کلیوی در دههٔ بعد بودند. دکتر مارینا ترخووا، نویسندهٔ همکار و مربی آسیب‌شناسی و ایمونولوژی در دانشکدهٔ پزشکی واشینگتن، می‌گوید: «سطح بالاتر سلول‌های گرانزیم B در یک حالت سالم به این معنی است که سیستم ایمنی ممکن است در حال واکنش به چیزی باشد. این یک تشخیص رسمی بیماری نیست، اما ممکن است نشان دهد که بدن از مسیر خارج شده است.» یک سیستم ایمنی سالم به‌تدریج در طول زمان به سمت سلول‌های گرانزیم K تغییر می‌کند، در حالی که یک سیستم ایمنی که به سمت سلول‌های گرانزیم B متمایل است، نشان‌دهندهٔ پیری ناسالم است. از آنجا که افراد می‌توانند بسیار زودتر در زندگی به این حالت گرانزیم B برسند، سیستم‌های ایمنی آنها در مسیرهای متفاوتی پیر می‌شوند و این توضیح می‌دهد که چرا دو نفر که در یک سال متولد شده‌اند، ممکن است دهه‌ها بعد با خطرات متفاوتی برای بیماری مزمن و مرگ مواجه شوند.
تشخیص هشدار زودهنگام — از فناوری پیچیده به آزمایش خون ساده
نقشه‌برداری بیماران روی طیف پیری ایمنی امروزه نیازمند فناوری تخصصی پیچیده و پرهزینه است. آرتیوموف و آزمایشگاهش در حال تطبیق پژوهش خود با یک آزمایش خون ساده هستند که می‌تواند با تجهیزات استاندارد پردازش شود. یک ابزار تشخیصی مقرون‌به‌صرفه و روزمره می‌تواند پایش زودهنگام سلامت ایمنی را به بخشی روتین از مراقبت پیشگیرانه تبدیل کند. آرتیوموف می‌گوید: «ما می‌توانیم این را مانند بررسی سطح روغن خودرو قبل از روشن شدن چراغ بررسی موتور در نظر بگیریم. هدف ما توسعهٔ یک تشخیص هشدار زودهنگام است که پزشکان را از استرس ایمنی زیربالینی مطلع کند و آزمایش‌های تخصصی‌تر را تشویق نماید که می‌تواند امکان مداخله را مدت‌ها پیش از ظهور علائم بیماری مزمن فراهم کند.» این رویکرد می‌تواند به پزشکان امکان دهد تا پیش از بروز علائم بالینی، مداخلات لازم را آغاز کنند و از پیشرفت بیماری‌های مزمن جلوگیری نمایند.
پایان مطلب/