میتوکندری در آسیبهای مغزی، نجات دهندگان آنتی اکسیدانی
خلاصه
اگر تا به حال سر شما ضربه خورده باشد پس ممکن است یک اسیب مغزی را تجربه کرده باشید(TBI .( TBIنوعی از آسیب مغزی است که توسط یک نیروی خارجی ایجاد می شود. در طولانی مدت، TBI ممکن است توانایی تفکر، یادگیری یا یادآوری شخص را تضعیف کند. در این مقاله، ما یاد خواهیم گرفت که چگونه میتوکندری ها (ساختارهای کوچک درون سلول های ما ) تاحدودی مسئول اثرات مضر TBI هستند. بیشترین مقدار انرژی لازم برای عملکرد صحیح سلولهای ما را میتوکندری تولید می کند، اما این تامین انرژی هزینه بر است، تولید انرژی همراه با ترشح مواد مضر مانند انواع اکسیژن واکنش پذیر (ROS) است. ROS می تواند به اجزای داخل سلولهای ما آسیب برساند و حتی منجر به مرگ سلول شود. در TBI، میتوکندری آسیب دیده مقدار زیادی ROS تولید می کند، بعد از اسیب مغزی TBI ممکن است ازداروهایی به نام آنتی اکسیدان برای محافظت از مغز استفاده شود. آنتی اکسیدان ها می توانند ROS را از بین ببرند. با این حال، هرگز بدون تجویز پزشک نباید از این داروها استفاده کرد.
آسیب مغزی آسیب زا چیست؟
آیا تا به حال سر شما ضربه خورده است؟ به احتمال زیاد برای شما پیش امده است. مغز شما اسیب پذیر است ومی تواند تحت تاثیر رخ دادها قرار بگیرد مثل وقایع پیش امده درهنگام ورزش، یک سقوط بد یا تصادفات رانندگی. تاثیر این رخدادها می تواند منجر به آسیب مغزی شود که به آن آسیب مغزی آسیب زا (TBI) می گویند، آسیبی ناشی از وارد شدن ضربه به سر.
TBI ها می توانند از نظر شدت متفاوت باشند، TBI شدید بیشترین آسیب را به مغز وارد می کند، TBI خفیف رایج ترین نوع TBI است و به طور معمول علائم دائمی ایجاد نمی کند. با این حال، اگر TBI خفیف را به صورت مکرر دریافت کنید، ممکن است علائم ادامه داشته باشند. TBI ممکن است بر چندین عملکرد مغز تأثیر بگذارد از جمله توانایی فرد در فکر کردن، تمرکز، یادگیری و به خاطر سپردن چیزها. در طولانی مدت، تکرار TBI خفیف نیز ممکن است خطر برخی از بیماری های ناشی از مرگ سلولهای اصلی مغز به نام نورون (نوع اصلی سلول ها در مغز، انها وظیفه ی برقراری ارتباط های حاوی پیام در داخل مغز و همینطور بین مغز و سایر اندام های بدن دارند) را افزایش دهد.
میتوکندری چیست؟
میتوکندری ها ساختارهای خاصی هستند که در داخل تمام سلولهای بدن یافت می شوند. عملکرد اصلی میتوکندری تولید انرژی مورد نیاز برای سلولهای ماست، میتوکندری ها در غشای خارجی سلول که غشای داخلی را احاطه کرده است تولید می شوند. غشای داخلی یک حفره داخلی را احاطه کرده است که ماتریس نامیده می شود، غشا داخلی شامل عناصری است که مسئول تولید انرژی هستند.
میتوکندری را به عنوان تولیدکننده سلولهای خود در نظر بگیرید، مانند مولدهای واقعی که با تولید نیرو، آلاینده هایی را هم آزاد می کنند، میتوکندری ها نیز مواد مضر را به عنوان محصولات جانبی خود تولید می کنند، از جمله محصولات جانبی مضر آن انواع اکسیژن های واکنش پذیر هستند.
ROS می تواند با اجزای سلولهای ما تعامل داشته و به آنها آسیب برساند، سلول چندین سیستم برای محافظت از خود در برابر ROS بیش از حد تولید شده دارد، یک سیستم محافظ متشکل از موادی به نام آنتی اکسیدان است. مولکولهایی که می توانند توسط انسان ساخته شوند و یا در طبیعت، مانند میوه ها یافت شوند. آنها می توانند از سلول در برابر اثرات مضر ROS محافظت کنند.
آنتی اکسیدان ها می توانند مقدار اضافی ROS را کنترل یا حذف کنند، اما در شرایط استرس زا، مانند TBI، میتوکندری آسیب دیده مقدار زیادی ROS تولید می کند و سیستم های آنتی اکسیدانی محافظ غرق می شوند، در این حالت آنتی اکسیدان ها نمی توانند ROS بیش از حد تولید شده را از بین ببرند، در نتیجه ممکن است بسیاری از اجزای سلول آسیب ببینند و منجر به مرگ سلول شوند.
شکل ۱ – میتوکندری چیست؟
میتوکندری اندامک هایی است که تقریباً در همه سلول های ما از جمله سلول های عصبی یافت می شود، میتوکندری در غشای خارجی، فضای بین غشایی، غشای داخلی و فضایی در وسط به نام ماتریس تولید می شود، میتوکندری وظیفه تولید انرژی مورد نیاز سلول های ما را دارد.
میتوکندری در هنگام آسیب مغزی ضربه ای چه کاری انجام می دهد؟
ضربه به سر توسط یک نیروی مکانیکی منجر به TBI می شود، آن را مانند نیرویی تصور کنید که باعث سقوط یک ردیف کاشی در دومینو می شود. بعد از ضربه به سر، یک سری اتفاقات در مغز رخ می دهد. در مورد TBI، نیروی مکانیکی ابتدا باعث صدمه و آسیب به سلولهای عصبی می شود و بعد ممکن است باعث مرگ آنها شود. همچنین نیروی مکانیکی منجر به ترشح غیر طبیعی مولکول هایی می شود که انتقال دهنده های عصبی (مولکولی که برای ارتباط بین سلولهای عصبی استفاده می شود) نامیده می شوند.
زمانی که انتقال دهنده های عصبی منتشر می شوند مثل یک ضربه به یک کاشی، کاشی دومینوی دیگری را از بین می برند، آنها باعث افزایش غیر طبیعی برخی مواد در داخل سلول های عصبی می شوند که به نوبه خود باعث افزایش تولید ROS توسط میتوکندری می شود. سپس ROS با چندین جز، درون سلولهای عصبی ارتباط برقرار کرده و به آنها آسیب می رساند. آسیب به اجزای سلولی منجر به اختلال در عملکردهای سلولی می شود، یکی از نتایج این آسیب ها التهاب است ( یک واکنش بیولوژیکی محافظ است که تحت شرایط مضر مانند استرس شروع می شود). این یکی از راه های مقابله بدن شما با عفونت، آسیب یا بیماری است که شامل سلولهای ایمنی، رگهای خونی و بسیاری از مولکولهای داخل سلول می باشد. در مغز سلولهای آسیب دیده باید از بین بروند، مرگ نورونهای مغزی مشکل اصلی در TBI است(شکل ۲).
شکل ۲ – میتوکندری در TBI.
در میتوکندری بدون آسیب، آنتی اکسیدان ها به سالم ماندن میتوکندری و سطح انرژی سلول کمک می کنند. با این حال، در TBI به مقدار زیادی ROS تولید می شود و موجب غرق شدن آنتی اکسیدان ها می شوند. در این حالت میتوکندری آسیب دیده و تولید انرژی کاهش می یابد.
آنتی اکسیدان ها برای نجات!
ROS یکی از مهمترین عاملان ایجاد اختلال در عملکرد سلولهای عصبی و مرگ آنها در طی TBI است. اگر دانشمندان بتوانند سطح ROS را در مغز کاهش دهند، ممکن است بتوانند علائم TBI را هم کاهش دهند. آنتی اکسیدان ها می توانند مانند اسفنجی عمل کنند که مقادیر مضر ROS را جذب کرده و آنها را غیرفعال می کند. این توانایی آنتی اکسیدان ها در کاهش مقادیر مضر ROS در مغز، از آسیب ROS به نورون ها جلوگیری می کند.
بنابراین این آنتی اکسیدان ها را از کجا پیدا کنیم؟ برخی از آنتی اکسیدان ها به طور طبیعی در سلول های ما یافت می شوند. با این حال، به دنبال TBI، در دسترس بودن آنتی اکسیدان ها ممکن است کاهش یابد و آنتی اکسیدان های طبیعی ما بیش از حد غرق شوند. آنتی اکسیدان های بیشتر را می توان خارج بدن به صورت دارو یا مکمل تهیه کرد. در حقیقت، چندین مورد از این آنتی اکسیدان های خارجی در درمان TBI استفاده شده است. دانشمندان حتی راه هایی برای هدایت آنتی اکسیدان ها به سمت میتوکندری پیدا کرده اند. این مسئله اهمیت بسیاری دارد زیرا میتوکندری ها منبع اصلی ROS هستند. به عنوان مثال، ما در آزمایشگاه خود از یک آنتی اکسیدان قدرتمند به نام MitoQ برای درمان TBI استفاده کرده ایم، MitoQ به مولکول های راهنمای ویژه متصل است که می تواند آنتی اکسیدان را مستقیماً به میتوکندری محل تولید ROS برساند و کارایی داروی MitoQ را افزایش دهد.
آیا قهرمانان می توانند شرور شوند؟
راه دیگر برای بررسی آنتی اکسیدان ها تصور کردن آنتی اکسیدان ها به عنوان قهرمانانی است که متخلفان (ROS) را تعقیب می کنند و آنها را برای نجات سلول به زندان می اندازند.
مانند هر چیزی در زندگی، تعادل در هنگام مصرف آنتی اکسیدان ها نیز لازم است. مصرف بیش از حد آنتی اکسیدان می تواند خطرناک باشد، اگر در دوزهای بالا مصرف شود، به ویژه هنگامی که سطح ROS طبیعی است، ممکن است برای سلول ها مانند سمی کشنده باشد. مصرف بیش از حد آنتی اکسیدان ها ممکن است باعث افزایش تولید ROS به جای کاهش آن شود، همچنین ممکن است آنتی اکسیدان زیاد باعث افزایش برخی از بیماری ها از جمله سرطان شود. بنابراین، آنتی اکسیدان ها باید با احتیاط و با راهنمایی مناسب پزشک مصرف شوند. ما نمی خواهیم قهرمانان ما به شروران تبدیل شوند!(شکل ۳)
شکل ۳ – آیا قهرمانان می توانند شرور شوند؟
علی رغم این واقعیت که آنها می توانند از سلولهای عصبی در برابر ROS مضر محافظت کنند، در اینجا نشان داده شده است که مصرف بیش از حد آنتی اکسیدان ها ممکن است باعث بیماری های جدی مانند سرطان شود. بنابراین، هرگز نباید بدون اجازه پزشک از آنتی اکسیدان استفاده کنیم.
نتیجه
صدمات مغزی بسیار شایع هستند و یافتن درمان برای محدود کردن پیامدهای منفی آنها ضروری است. میتوکندری ها ساختارهایی هستند که مسئول تولید انرژی در داخل سلول های ما می باشند. در TBI، میتوکندری آسیب دیده و مقادیر خطرناکی ROS تولید می کند. این می تواند منجر به آسیب و حتی مرگ سلول های عصبی در مغز شود. آنتی اکسیدان ها ممکن است یک راه حل برای کاهش مقادیر بیش از حد ROS و کاهش آسیب TBI باشد. دانشمندان روش هایی را برای هدف قرار دادن آنتی اکسیدان های خاص میتوکندری برای افزایش کارایی این داروها ایجاد کرده اند. اگرچه آنتی اکسیدان ها بدون نسخه پزشک در دسترس هستند، اما بسیار مهم است که قبل از مصرف این داروهای قوی به دنبال مشاوره پزشکی باشید.
References
[۱] ↑ Available online at: https://www.cdc.gov/traumaticbraininjury/index.html (accessed July 28, 2020).
[۲] ↑ Cooper, G. M. 2000. Mitochondria. The Cell: A Molecular Approach. 2nd Edn. Sunderland, MA: Sinauer Associates.
[۳] ↑ Cheng, G., Kong, R., Zhang, L., and Zhang, J. 2012. Mitochondria in traumatic brain injury and mitochondrial-targeted multipotential therapeutic strategies. Br. J. Pharmacol. 167:699–۷۱۹٫ doi: 10.1111/j.1476-5381.2012.02025.x
[۴] ↑ Oyewole, A. O., and Birch-Machin, M. A. 2015. Mitochondria-targeted antioxidants. FASEB J. 29:4766–۷۱٫ doi: 10.1096/fj.15-275404
[۵] ↑ Mendelsohn, A. R., and Larrick, J. W. 2014. Paradoxical effects of antioxidants on cancer. Rejuv. Res. 17:306–۱۱٫ doi: 10.1089/rej.2014.1577
[۶] ↑ Rahal, A., Kumar, A., Singh, V., Yadav, B., Tiwari, R., Chakraborty, S., et al. 2014. Oxidative stress, prooxidants, and antioxidants: the interplay. Biomed. Res. Int. 2014:761264. doi: 10.1155/2014/761264
Source link _ https://kids.frontiersin.org/article/10.3389/frym.2020.510817
