همه چیز درباره تمایز استخوانی و بررسی فعالیت آلکالین فسفاتاز ALP
اطلاعاتتان درباره تمایز استخوانی چقدر است؟! از آلکالین فسفاتاز و نحوه فعالیت آن چه می دانید؟!
اگر ادعا می کنید که دستی در مطالب زیست شناسی دارید و با زیر و بَم این علم شیرین و در عین حال پیچیده آشنا هستید؛ باید بدانید که تمایز استخوانی به چه معناست، آلکالین فسفاتاز چیست و فعالیت آن چگونه است؟! اگر نمی دانید، صدایش را در نیاورید. ما این مطلب را برای شما و امثال شما تدارک دیده ایم. بعد از خواندن این مقاله به هر کس که رسیدید، باد در غبغب انداخته و از تمایز استخوانی و فعالیت آلکالین فسفاتاز برایش بگویید. قبول؟!
آشنایی مختصر و مفید با تمایز استخوانی
تمایز استخوانی که اهل علم از آن تحت عنوان تمایز سلول بنیادی مزانشیمی به استخوان یاد می کنند، یکی از داغ ترین بحث هایی است که مدت هاست نقل محافل علمی شده است. حتما می خواهید بگویید از تمایز استخوانی سر در نیاورده، سلول های بنیادی مزانشیمی را نیز به لیست ندانسته هایمان افزودیم. دست نگه دارید؛ مگر قرار نشد یک چیز به دردبخور یادمان بدهید؟!
حق با شماست. ولی خُب آشنایی با سلول های بنیادی مزانشیمی پیش نیاز بحث درباره تمایز استخوانی است. مگر می شود الفبای یک موضوع را نیاموخته، سر اصل مطلبش برویم؟!
سلول های بنیادی مزانشیمی یا به اختصار MSCs در مغز استخوان های ما و شما قرار دارند. این سلول ها محرک های بیوشیمیایی را از سلول های موجود در اطراف خود دریافت می نمایند. محرک های دریافتی تاثیر غیر قابل انکاری بر نحوه تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی و تبدیل شدن به پیش سازهای استخوان دارند. آنان که شب و روزشان را در آزمایشگاه های زیست شناسی می گذرانند، به خوبی در جریان توانایی شگفت انگیز MSCs برای تمایز استخوانی هستند.
سلول های بنیادی مزانشیمی ای که از مغز استخوان مشتق می شوند، توانایی قابل توجهی در زمینه خود ترمیمی و تمایز به بافت های گوناگونی همچون استخوان، چربی و غضروف دارند. این موضوع سلول های بنیادی مذکور را به گزینه ای ایده آل برای درمان های مهندسی بافت که بر سلول درمانی مبتنی هستند، تبدیل نموده است.
محدودیت های تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی
کاربردهای گسترده تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی بر هیچ کس پوشیده نیست. با این حال نمی توان از محدودیت های درمانی استفاده از این سلول ها چشمپوشی کرد. یکی از اصلی ترین محدودیت های استراتژی های درمانی با سلول های بنیادی مزانشیمی، عدم استحکام کافی بافت استخوانی تولید شده از این طریق می باشد. این موضوع موجب شده که بافت تولیدی قادر به جبران نقص های بزرگ موجود در عملکرد طبیعی بدن، آن هم تحت استرس و فشار نباشد. این گونه است که پای رویکردهای نوین بازسازی بافت به منظور تولید ساختارهای استخوانی بزرگ در کاربردهای بالینی به ماجرا باز می شود!
مایلید به اتفاق مراحل تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی را مورد بحث و بررسی قرار دهیم؟!
آشنایی با مراحل سه گانه تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی
¯ مرحله نخست تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی
در این مرحله که روزهای اول تا چهارم را شامل می شود، شاهد یک رشد نمایی در تعداد سلول ها خواهیم بود.
¯ مرحله دوم تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی
این مرحله از روز پنجم آغاز و تا آغاز روز چهاردهم ادامه پیدا می کند. مشخصه مرحله دوم رونویسی و بیان پروتئین آلکالین فسفاتاز یا به اختصار ALP است. پس از این که سطح آلکالین فسفاتاز به اوج اولیه می رسد، مجددا رو به کاهش می گذارد. نگویید آلکالین فسفاتاز چیست که خودمان در ادامه جیک و پوکش را کف دستتان می گذاریم. فعلا حواستان به تمایز استخوانی باشد!
¯ مرحله سوم تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی
مرحله سوم یا نهایی تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی از روز چهاردهم شروع شده و در روز بیست و هشتم پایان می یابد. این مرحله منجر به بیان بالای استئوکلسین و استئوپونتین شده که به دنبال آن ها شاهد رسوب کلسیم و فسفات خواهیم بود.
نکته مهمی که توجه به آن ضروری است، این است که تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی تا حد قابل توجهی به شرایط کشت وابسته است. اگر فاکتورهای رشد از خانواده TGF-ß باشند، تمایز غضروفی رخ می دهد. این در حالی است که اگر سلول های بنیادی مزانشیمی را با فاکتورهای رشدی همچون انسولین، دگزامتازون، ایزوبوتیل متیل گزانتین و ایندومتاسین کشت کنیم، تمایز چربی رخ می دهد. برای تمایز استخوانی سلول های بنیادی مزانشیمی در شرایط آزمایشگاهی حضور اسکوربیک اسید، دگزامتازون و ß- گلیسرول فسفات الزامی می باشد.
الوعده وفا…
حالا که کم و بیش با تمایز استخوانی آشنا شدیم و مراحل انجام آن در آزمایشگاه را شناختیم، وقت آن رسیده که به قولمان عمل کرده و جیک و پوک آلکالین فسفاتاز را کف دستتان بگذاریم. دستتان را باز کنید و دنبالمان بیایید!
آلکالین فسفاتاز (ALP) چیست؟
اگر تا به حال آزمایش خون داده باشید، حتما با مولفه ای به نام ALP آشنا شده اید. به احتمال قطع به یقین این سوال ذهنتان را مشغول کرده که ALP چیست و سطح نرمال آن چقدر است؟ در همین راستا تلفن همراهتان را برداشته و جناب گوگل را به زحمت انداخته اید که پاسخ سوال هایتان را در کسری از ثانیه بیابد. درست است؟!
خُب بگذارید ما زودتر از گوگل دست به کار شده و قضیه را برایتان روشن کنیم. آلکالین فسفاتاز یک آنزیم موجود در جریان خون است که نقش موثری در تجزیه پروتئین ها ایفا می کند. پس عبارت ALP موجود در برگه آزمایش شما، میزان این آنزیم را در خونتان اندازه گیری می کند. غیرمعمول بودن سطح آلکالین فسفاتاز موجود در جریان خون حاکی از وجود مشکلات کبدی، اختلالات استخوانی و بیماری های سختی همچون سرطان است. گاهی سطح آلکالین فسفاتاز کمی غیر طبیعی است. در این حالت به احتمال زیاد قضیه بو دار نبوده خبری از بیماری نیست.
تست ALP برای آن دسته از افرادی که علائم اختلال استخوانی دارند، بسیار حائز اهمیت است. درد استخوان، در مفاصل، بزرگ شدن استخوان‌ها، وجود استخوان هایی با ظاهر غیر عادی و افزایش تعداد دفعات شکستگی استخوان و… همه و همه نمونه هایی از این علائم هستند.
نقش آلکالین فسفاتاز در بدن
آنزیم آلکالین فسفاتاز در قسمت های مختلفی از بدن که از جمله مهم ترین آن ها می توان به کبد، کلیه، روده و استخوان اشاره کرد، موجود می باشد. جالب است بدانید که محققان هنوز هم به طیف کاملی از عملکردهای آلکالین فسفاتاز دست پیدا نکرده اند. اما چنین به نظر می رسد که نقش از این آنزیم در فرآیندهای زیر بسیار پر رنگ است:
- انتقال مواد مغذی و دیگر آنزیم ها در کبد
- کمک به تشکیل استخوان ها و رشد آن ها
- هضم چربی های موجود در روده
- انتقال اسیدهای چرب، کلسیم و فسفات ها به روده
- تنظیم رشد سلولی جنین و مرگ و مهاجرت سلول ها در طی رشد وی
- …
ماجرا هنگامی ترسناک می شود که فرد با سطوح بالای ALP در برگه آزمایش خود مواجه شود. جالب و در عین حال لازم است بدانید که آلکالین فسفاتاز بیشترین فراوانی را در کبد و استخوان انسان دارد. بنابراین سطوح بالای آن نشان دهنده وجود یک بیماری در کبد یا استخوان هاست. افزایش فعالیت‌های استخوانی، استئومیلیت، استئومالاسی، پاژه، متاپلازی میلوئید، سارکوم استخوانی و متاستاز استخوان نمونه‌هایی از بیماری‌های استخوانی ای هستند که سطح ALP را به طور اعجاب انگیزی بالا می برند.
اجازه بدهید تا صدای اعتراضتان در نیامده، تک تک این بیماری های استخوانی را به طور مختصر، اما مفید به حضورتان معرفی کنیم.
- استئومیلیت: نوعی عفونت که منجر به ایجاد درد در استخوان ها می شود.
- استئومالاسی: نرم شدن استخوان ها
- پاژه: بزرگ شدن استخوان ها به طور غیر طبیعی، ضعیف شدن یا مستعد شکستگی شدن استخوان ها
- متاپلازی میلوئید: جایگزینی مغز استخوان با بافت فیبری و ساخته شدن خون در اندام ها
- سارکوم استخوانی: سرطان استخوان
- متاستاز استخوان: گسترش سلول های سرطانی به استخوان
آلکالین فسفاتاز چیست؟ آزمون وظیفه‌ای برای تخمین فعالیت استئوبلاستها
آلکالین فسفاتاز (ALP) یا (Alkaline phosphatase) آنزیمی است که به صورت طبیعی در سراسر بدن انسان وجود دارد. هر یک از انواع بافت های مختلف، سازنده ی فرم های متمایزی از ALP بوده که ایزوآنزیم (Isoenzymes) نامیده می شوند. فسفاتازهای قلیایی (الکالین فسفاتاز) گروهی از هیدرولازها هستند که گروه فسفات را از برخی مولکولها برمی‌دارند مانند پروتئینها، نوکلئوتیدها و آلکالوئیدها. چون این آنزیمها در محیط قلیائی فعالترند بنام آلکالین فسفاتاز نامیده شده‌اند (برخلاف اسید فسفاتازها که در محیط اسیدی فعال بوده و به میزان بسیار زیاد در بافت پروستات دیده می شوند. آلکالین فسفاتاز یک گروه ایزوآنزیم بوده که در لایه خارجی غشاء سلولی قرار دارد که استر فسفات‌های آلی را هیدرولیز کرده و در فضای بین سلولی آزاد می‌کند.
آلكالين فسفاتاز، يك اكتوآنزيم است كه به وسيله سلولهـاي استئوبلاست توليد مي شود. برخي معتقدند كه اين آنـزيم در تخريب پيروفسفات معدني مشاركت مـي كنـد تـا يـك غلظـت موضعي كافي از فسفات يا پيروفسـفات معـدني، بـه منظـور فراينـد معـدني شـدن، فـراهم نمايـد. در ميـان آزمـونهـاي بيولوژيكي مختلف براي تخمين ميزان فعاليت استئوبلاستها درون داربستها، ترشح آلكالين فسفاتاز، آزموني مهم است.
