نقش حیاتی مایعات میانسلولی در سازگاری بافتها با فشار، پیری، دیابت و سرطان.
مهندسان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) اخیراً کشف کردهاند که مایع میانسلولی – یعنی مایعی که بین سلولهای بدن جریان دارد – نقشی بسیار حیاتی در میزان انعطافپذیری یا سفتی بافتها هنگام تحت فشار قرار گرفتن دارد. این یافته میتواند درک دانشمندان از نحوه واکنش بافتها و اندامها به شرایطی مانند پیری، سرطان، دیابت و برخی بیماریهای عصبی-عضلانی را متحول کند.
در مقالهای که بهتازگی در نشریه Nature Physics منتشر شده، پژوهشگران نشان میدهند که وقتی به یک بافت فشار وارد میشود، در صورتی که مایع میانسلولی بتواند بهراحتی جریان پیدا کند، بافت نرمتر بوده و سریعتر به حالت اولیه بازمیگردد. اما اگر سلولها بهطور فشرده در کنار هم قرار گرفته باشند و فضای کافی برای جریان مایع نباشد، بافت سفتتر خواهد بود و در برابر فشار مقاومت بیشتری نشان میدهد.
این نتایج دیدگاه رایج پیشین را به چالش میکشد؛ تا کنون تصور میشد که ویژگیهای مکانیکی بافتها بیشتر وابسته به محتوای درون سلولهاست، نه آنچه بین آنها وجود دارد. اما حالا مشخص شده است که جریان میانسلولی نقش اصلی را در واکنش مکانیکی بافتها ایفا میکند.
این کشف نهتنها میتواند به درک بهتری از عملکرد فیزیکی اندامها و سلولها کمک کند، بلکه افقهایی را در طراحی بافتها و اندامهای مصنوعی میگشاید. بهعنوان مثال، در ساخت بافتهای مصنوعی میتوان با بهینهسازی جریان مایعات میانسلولی، عملکرد یا مقاومت آنها را بهبود داد. همچنین ممکن است بتوان از این جریان بهعنوان راهی برای رساندن مواد مغذی یا داروها، یا حتی برای درمان تومورها استفاده کرد.
دکتر مینگ گوئو، استاد مهندسی مکانیک MIT و از نویسندگان این تحقیق، میگوید:
«همه میدانند که بین سلولهای بدن مایع وجود دارد، اما اهمیت این مایع، بهویژه در واکنشهای مکانیکی بافتها، تاکنون نادیده گرفته شده بود. ما حالا نشان دادهایم که این جریان قابل مشاهده است و تأثیر مهمی در رفتار بافت هنگام تغییر شکل دارد. وقت آن رسیده که در مطالعات بیماریها و مهندسی بافت به این موضوع توجه بیشتری کنیم.»
از تومور تا بافت سالم
گوئو و همکارانش در ادامهی مطالعات قبلی خود در سال ۲۰۲۰ که روی تومورها تمرکز داشت، به بررسی این پدیده در بافتهای سالم پرداختند. آنها پیشتر مشاهده کرده بودند که در تومورها، هنگام فشار، مایع از مرکز تومور به اطراف جریان مییابد و این جریان میتواند به گسترش تومور در نواحی اطراف کمک کند. این بار، آنها خواستند بدانند آیا همین رفتار در بافتهای غیرسرطانی هم رخ میدهد یا نه.
نتایج نشان داد که اجازه دادن یا ندادن به جریان مایع میان سلولها، تأثیر چشمگیری بر واکنش مکانیکی بافت دارد. آنها دریافتند که این پدیده نه فقط محدود به سرطان، بلکه در تمامی بافتهای زنده تأثیرگذار است.
تبدیل بافت به پنکیک !
تیم تحقیقاتی، برای آزمایشهای خود از خوشههای کوچکی از سلولها استفاده کرد که از بافت پانکراس مشتق شده بودند. هر خوشه کمتر از یک چهارم میلیمتر عرض داشت و شامل دهها هزار سلول بود. برای اندازهگیری دقیق، آنها دستگاهی اختصاصی ساختند که امکان اعمال فشار با دقت نانومتری را فراهم میکرد.
با اعمال فشار، بافتهای کروی به تدریج صاف و شبیه پنکیک شدند. پژوهشگران زمان لازم برای این تغییر شکل را اندازه گرفتند و ویدئوهایی از فرآیند ثبت کردند. آنها همچنین خوشههایی با اندازههای مختلف تهیه کردند تا ببینند آیا اندازه بافت در واکنش آن به فشار تأثیر دارد یا خیر.
نتایج نشان داد هرچه اندازه خوشه بزرگتر باشد، زمان بیشتری طول میکشد تا صاف شود. این بدان معناست که جریان میانسلولی، نه ساختار سلولی، عامل اصلی واکنش بافت به فشار است.
فان لیو، نویسنده اصلی مقاله، میگوید:
«ما نشان دادهایم که جریان میانسلولی بخشی اساسی در درک مکانیک بافت است و میتواند در مهندسی سیستمهای زنده به کار گرفته شود.»
در آینده، تیم پژوهشی قصد دارد بررسی کند که این نوع جریان چگونه بر عملکرد مغز تأثیر میگذارد؛ بهویژه در بیماریهایی مانند آلزایمر. جریان میانسلولی میتواند در پاکسازی مواد زائد و رساندن مواد مغذی به مغز نقش داشته باشد، و تقویت آن شاید راهی برای درمان برخی بیماریهای مغزی باشد.
دکتر گوئو در پایان میگوید:
«همانطور که در این پژوهش نشان دادیم، وقتی به یک بافت فشار وارد میشود، مایع به جریان درمیآید. شاید در آینده بتوانیم راههایی برای ماساژ دادن بافتها طراحی کنیم تا این جریان به انتقال بهتر مواد مغذی میان سلولها کمک کند.»
