توسط molkuul_be / shutterstock.com

هنگامی که شما از شکر فکر می کنید، احتمالا از قند شیرین، سفید و کریستالی که از کوکی ها استفاده می کنید یا شیرینی قهوه خود را استفاده می کنید فکر می کنید. اما آیا می دانستید که در بدن ما مولکول های قند ساده می توانند با یکدیگر همکاری کنند تا ساختارهای قدرتمندی را ایجاد کنند که اخیرا مشخص شده است که با مشکلات سلامتی، از جمله سرطان، پیری و بیماری های خود ایمنی ارتباط دارد.

با توجه به آکادمی ملی علوم، ایجاد یک نقشه از محل و ساختار آنها خواهد شد ما را به یک دوره جدید پزشکی مدرن تبدیل کن. این به این دلیل است که glycome انسان - مجموعه ای از قندهای موجود در بدن ما - خانه های گلیکان کشف نشده است که توانایی کمک به پزشکان را در تشخیص و درمان بیماران خود دارند.

با تشکر از توجه جهانی که توسط تکمیل پروژه 2003 پروژه ژنوم انسان ساخته شده است، اکثر مردم درباره DNA، ژنومیک و حتی پروتئومیک - مطالعه پروتئین ها شنیده اند. اما مطالعه گلیکان، همچنین به عنوان glycomics شناخته شده است، در مورد 20 سالها پشت سر آن از زمینه های دیگر. یک دلیل برای این تاخیر این است که دانشمندان ابزارهایی را برای سریع ساختن ساختارهای گلیکان و سایتهای دلبستگی آنها در سلولهای مردم ایجاد نکرده اند. "کت شکر" تا حدودی یک رمز و راز است.

تا کنون، این است.

در حالی که اکثر آزمایشگاه ها بر روی تحقیقات سلولی یا مولکولی تمرکز می کنند، ما آزمایشگاه برای توسعه تکنولوژی اختصاص داده شده به سرعت ساختارهای گلیکان و سایت های دلبستگی آنها را مشخص می کند. هدف نهایی ما این است که صدها هزار قند و محل های آنها را در انواع سلول های مختلف فهرست کنید و سپس از این اطلاعات برای تطبیق دادن درمان های پزشکی به هر فرد استفاده کنید.

چرا ما برای گلیکان ها اهمیت می دهیم؟

در آینده، احتمال دارد که تجزیه و تحلیل گلیکان های فردی برای پیش بینی خطر ابتلا به بیماری هایی مانند آرتریت روماتوئید, سرطان و یا حتی حساسیت غذایی. این به این دلیل است که تغییرات glycome می تواند به طور خاص به بیماری های خاص مرتبط باشد. همچنین، فرآیندهای بیولوژیکی مانند سالخورده به التهاب در glycome ما مرتبط است. اگر تغییرات این تغییرات می تواند به جلوگیری از بیماری ها و یا حتی آرام شدن پیری کمک کند، ممکن است مورد آزمایش قرار گیرد. این یک احتمال جالب است.

همراه با DNA، پروتئین ها و چربی ها، گلیکان یکی از چهار ماکرومولکول اصلی برای زندگی هستند. از این چهار گلیکان، داوران نهایی رفتار سلولهای ما هستند.

DNA، آنچه را که به نظر می رسد، به ما می دهد، ما را قادر می سازد که فکر و رفتار کنیم، و حتی بیماری هایی را که ما بیشتر حساس هستند تعیین کنیم. در DNA ما، بخش های کوتاه، ژن هایی هستند که اغلب حاوی دستورالعمل هایی برای نحوه ترکیب پروتئین ها هستند. پروتئین به نوبه خود "نیروی کار" سلول است، انجام بسیاری از توابع لازم برای زندگی است.

با این حال، چگونه یک پروتئین رفتار می کند اغلب به آنچه که گلیکان به آن متصل است بستگی دارد. به عبارت دیگر، این مولکول های شکر می توانند تا حد زیادی تاثیری بر پروتئین های تولیدی خود داشته باشند و حتی این که سلول های ما چگونه به محرک ها پاسخ دهند. به عنوان مثال، اگر چند گلیکان در خارج از یک سلول را تغییر دهید، ممکن است این سلول را برای مهاجرت به یک مکان دیگر در بدن ما، منجر شود.

کار اصلی گلیکان ها تغییر پروتئین ها و چربی هایی است که روی سطح سلول های ما قرار دارند. با هم، آنها یک کلاه قند ضخیم در اطراف سلول ایجاد می کنند. اگر سطح سلول را به خاک محکوم کنیم، گلیکان ها می توانند گیاه زندگی پر زرق و برق و شاخ و برگ است که جوانه زده و رنگ و هویت را به سلول می رساند. در حقیقت، اگر شما قادر به دیدن یک سلول با چشم غیر مسلح خود هستید، این بسیار فازی است. تصویر یک هلو با 10 بار فاز بیشتر.

هر سلول تک در بدن انسان با مجموعه ای از گلیکان ها پوشیده می شود که با استفاده از قندهای ساده مانند گلوکز، مانوز، گالاکتوز، اسید سیالیک، گلوکوزامین و فروسیوم به عنوان بلوک های ساختمانی مونتاژ می شوند. با شناسایی نوع پوشش شکر در حال حاضر، سلول های ایمنی بدن می توانند سلول های دیگر را به عنوان دوست یا دشمن شناسایی کنند. این به این دلیل است که باکتری ها روی سطوح قندهای خود که هرگز در سلول های بنیادی دیده نمی شوند، قندهای پاتوژن هستند که با سیستم ایمنی شناخته می شوند و این باکتری ها را "خارجی" تشخیص می دهد. Maverakis ویژوال, CC BY-SA

گلیکان ها سلول های خود را برچسب گذاری می کنند و آنها را به عنوان "خود" شناسایی می کنند.

فاز اطراف یک سلول کت گلیکان است. در خارج از سلول های ما، گلیکان ها اولین نقطه تماس برای بیشتر تعاملات سلولی هستند و بنابراین بر سلول های ما ارتباط برقرار می کنند. شما همچنین می توانید از گلیکان ها به عنوان یک "بارکد" منحصر به فرد سلولی فکر کنید. بنابراین، فاز سلولی کلیه متفاوت از یک فاز سلولی ایمنی است. اما شباهت ها نیز وجود دارد. در حقیقت، سلول های ایمنی بدن که بدن ما را برای جستجوی پاتوژن ها مورد بررسی قرار می دهند، نمی دانند که به سلول های «خود» خود ما حمله کنند، زیرا ویژگی های مشترک در «بارکد» گلیکان که توسط تمام سلول های بدن ما مشترک هستند.

در مقابل، باکتری ها و انگل ها مانند مالاریا "کت شکر" متفاوت است که در سلول های انسانی دیده نمی شود. هنگامی که قندهای باکتریایی به عنوان "خارجی" برچسب گذاری می شوند، سیستم ایمنی بدن انسان باکتری را هدف قرار می دهد تا از بین برود. با این حال، برخی از پاتوژن های باکتریایی مضر مانند استرپتوکوک گروه B که معمولا عفونت های شدید در نوزادان را ایجاد می کنند، می توانند از تشخیص ایزوله توسط جعل هویت سلول های انسانی با حمل گلیکان مشابه به عنوان یک پنهان - مانند گرگ لباس پوشیدن در پوست گوسفند.

متاسفانه بعضی از بیماری ها همچنین قادر به استفاده از گلیکان های ما هستند تا به آنها کمک کند تا بیماری را ایجاد کنند. ویروس مرگبار مانند HIV و ابولا برای رسیدن به گلیکان های خاصی که آنها پس از آن "قفل کردن" به عنوان آنها سلول های انسانی ما را آلوده، تکامل یافته است. درمان هایی که این ویروس ها را از تعامل با گلیکان های ما متوقف می کند یا این که حمله به گلیکان های خاص ویروس را ممنوع می کند ممکن است راه جدیدی برای درمان این عفونت ها باشد.

قندهای موجود در سلولهای ما و در سلولهای باکتریایی آنها را دوست یا دشمن می نامند. Maverakis ویژوال, CC BY-SA

تحقیقات جدید همچنین نشان داده است که گلیکان ها نقش مهمی در توسعه بیماری های خودایمنی مانند آرتریت روماتوئید و پانکراتیت اتوایمیون. این تعجب آور نیست چون گلیکان ها به طور مستقیم بر عملکرد سلول های ایمنی تاثیر می گذارند.

به طور معمول، سلول های ایمنی بدن ما به عنوان سیستم دفاع بدن ما عمل می کنند و شناسایی و نابودی مهاجمان خارجی مانند باکتری های مضر یا ویروس ها را شناسایی و تخریب می کنند. اما زمانی که بدن به اشتباه سلولهای خود را به عنوان دشمن معرفی می کند و حمله داخلی به خود را آغاز می کند، خود ایمنی متولد می شود. جالب توجه است، در چنین مواردی، گلیکان موجود در آنتی بادی های حمله کننده نا خواسته ای هستند که قدرت حمله را به بدن تحمیل می کنند. این پاسخ ایمنی غیر طبیعی حتی می تواند علیه گلیکان باشد. به عنوان مثال، سیستم ایمنی می تواند "خود" گلیکان را اشتباه به عنوان اگر آنها "مولکول های خارجی" اشتباه است. تیم تحقیقاتی ما تازه چاپ مقاله که تئوری گلیکان autoimmunity را معرفی کرد، که برخی از این روابط را توضیح می دهد.

گلیکان در غذای ما می توانند پاسخ ایمنی را ایجاد کنند

مطالعات زیادی مبنی بر مصرف گوشت قرمز با بیماری هایی مانند آترواسکلروز و دیابت بوده است، اما آنها تاکنون قادر به نشان دادن دلیل یا چگونگی این امر تا همین اواخر بوده اند. یک مطالعه جالب نشان می دهد که مقصر شکر با نام نامناسب، اسید غیر انسانی N-glycolylneuraminic اسید، و یا Neu5Gc برای کوتاه است. Neu5Gc در همه پستانداران به غیر از انسان یافت می شود، زیرا انسان های اولیه که Neu5Gc می تواند از یک باستان انگل مالاریا.

با این حال، اگرچه ما اکنون توانایی تولید Neu5Gc را نداریم، بدن ما هنوز توانایی آن را در گلیکان های موجود در سلول هایمان دارد، اگر آن را با خوردن گوشت قرمز به دست آوریم. هنگامی که آن را بخشی از کت گلیکان سلول های ما می شود، سلول های ما پس از آن یک ماده "خارجی" - Neu5Gc - در اطراف آنها وجود دارد. این باعث می شود التهاب در سراسر بدن به دلیل سیستم ایمنی بدن ما Neu5Gc را به عنوان "خارجی" تشخیص داده و به آن حمله می کند. التهاب مزمن ناشی از این حملات داخلی می تواند منجر به حمله قلبی، سکته مغزی و حتی سرطان شود.

بدن ما ده ها هزار گلیکان منحصر به فرد را تشکیل می دهد، اغلب با ساختارهای شاخه ای از بلوک های ساده قند تشکیل شده است. پروتئین ها یا چربی ها همچنین می توانند توسط ده ها گلیکان منحصر بفرد اصلاح شوند. این ترکیبات بی شماری، گلیکان ها را به یک کار دشوار تبدیل می کند، زیرا ما نیاز به یک روش عملی و کارآمد برای تجزیه و تحلیل صدها هزار الگو از گلیکان دارد.

تیم تحقیقاتی ما در حال حاضر روش هایی را برای سرعت و دقت نظارت بر گلیکوما انسانی به وجود آورده است. با استفاده از پیشرفت های مهندسی و پیشرفت در پردازش نمونه، تکنیک ما می تواند هزاران گلیکان را در یک زمان نظارت کند، که به ما اجازه می دهد که گلیکان ها را در سلول ها از کنترل های سالم و بیماران مبتلا به انواع بیماری های مختلف مشخص کنیم. هدف ما استفاده از این داده ها برای ایجاد مدل های پیش بینی شده برای کمک به پزشکان در تشخیص و درمان بیماری های انسانی است. ما معتقدیم که موج جدیدی از پیشرفت های پزشکی در حالی که ما "کد قند" را باز می کنیم.

درباره نویسنده

Emanual Maverakis ، دانشیار- گروه های میکروبیولوژی پزشکی و ایمنی شناسی و پوست | عضو- مواد غذایی برای موسسه بهداشت | عضو - مرکز جامع سرطان | مدیر- خود ایمنی | مدیر- هسته نظارت بر ایمنی ، دانشگاه کالیفرنیا، دیویس؛ Carlito Lebrilla، استاد برجسته شیمی دانشگاه کالیفرنیا، دیویس، و جنی وانگ، پژوهشگر بالینی، دانشگاه کالیفرنیا، دیویس | دانشجوی پزشکی، دانشکده پزشکی آلبرت انیشتین، دانشگاه یشیوا

این مقاله در اصل در تاریخ منتشر شد گفتگو. دفعات بازدید: مقاله.

کتاب های مرتبط:

at InnerSelf Market و آمازون