وقتي كه سلولها با بحران انرژي مواجه ميشوند

عملكرد نادرست ميتوكندري مي تواند به اختلالات بسياري منجر شود

1170

در يك مسابقه شنا، جو وايز 16 ساله به نظر  يك بچه دبيرستاني شاد و سالم مي رسيد. او از وقت گذراندن با دوستانش لذت مي برد و در انتظار رفتن به دانشگاه بود. اما با بررسي دقيق تر به سلولهايش متوجه شدند كه يك چزي درست نيست. ساختارهاي بسيار ريز كپسول شكلي كه ميتوكندري ناميده ميشوند به خوبي كار نمي كردند. اين ميتوكندر يهاي غيرطبيعي سبب خستگي مفرط و ضعف در پاها، تنگي نفس و تعدادي از مشكلات ديگر شده بودند.
او مي گويد: من قبلا بيسبال بازي مي كردم اما الان نمي توانم بدوم و بنابراين ديگر نمي توانم بيسبال بازي كنم.  در عوض، شنا مي كنم. در چند سال گذشته او توانسته است چندين ركورد شنا در كشور را بشكند و در سال 2008 او عضو تيم شناي آمريكا در بازي هاي پاراالمپيك پكن بود.
جو يكي از بسيار كساني است كه به بيماريهاي ميتوكندري مبتلا است. اين بيماري زيرمجموعه هاي بسياري دارد. هيچ درماني براي اين بيماريهاي نادر وجود ندارد.
بيماري هاي ميتوكندري به علت ژنهاي غيرطبيعي كه به جريان يافتن پروتئين ها يا ديگر مولكولها به ميتوكندري منجر ميشوند ايجاد ميشوند. انواع فرعي آن از تغييرات در ژنهاي مختلف ايجاد ميشوند كه به از پا درآمدن سلولها در قسمتهاي مختلف بدن منجر ميشود. اندامها و بافتهايي كه به انرژي زيادي نياز دارند مثل ماهيچه ها، مغز، قلب، كليه ها و كبد بيشتر در معرض آسيب هستند. وقتي عرضه انرژي كاهش مي يابد، سلولها آسيب ديده و يا تخريب ميشوند.
اما اهميت ميتوكندري فراتر از اين بيماريهاي نادر است. محققان دريافته اند كه، حتي در افراد سالم نيز، ميتوكندري ها ممكن است با افزايش سن تخريب شوند. عملكرد نادرست ميتوكندري به ديابت، بيماري قلبي، بيماري آلزايمر، بيماري پاركينسون و حتي پيري با سير طبيعي ربط دارد. اگر بتوانيد بيشتر در مورد اختلالات نادر ميتوكندري بدانيد، اين دانسته  ها مي تواند كاربردهايي در شناخت بيماريهاي رايج تر داشته باشد.
تشخيص بيماريهاي نادر ميتوكندري براي پزشكان مشكل است. افراد بسته به سلولهايي كه تحت تاثير قرار گرفته اند، ممكن است دچار ضعف ماهيچه ها و درد، مشكلات هاضمه، بيماري قلبي، تشنج و بسياري از علائم ديگر شوند. اين بيماريها هم كودكان و هم بزرگسالان را دچار مي كنند. برخي منجر به مرگ زودهنگام ميشوند. از آنجايي كه علائم در هر فردي بسيار متفاوت است، بيماري ميتوكندري اغلب با بيماري هاي ديگر اشتباه گرفته ميشود.
در مورد جو وايز، او يك بازيكن مشتاق بيسبال و فوتبال تا قبل از سن 8 سالگي بود تا وقتي كه پدرش متوجه شد كه او كمي خنده دار راه مي رود و مي دود. او احساس ضعف و خستگي مي كرد. او در بلع مشكل داشت. والدين جو او را به چندين متخصص نشان دادند كه فكر مي كردند مبتلا به آرتورز نوجواني، ديستروفي عضله و يا شايد مشكلي در لگن اش است. اما عاقبت، با يك نمونه برداري از عضله مشخص شد كه او يك بيماري ميتوكندريايي دارد. پزشكش انتظار نداشت كه او بيش از 14 سال عمر كند. جو مي گويد: اين يك شوك حقيقي براي خانواده اش بود. اين چيزي بود كه ما ناگهان بايد اطلاعات زيادي از آن بدست مي آورديم.
جو تغييرات سختي در سبك زندگي خود اعمال كرد، مواظب رژيم غذايي اش بود، در زمان راه رفتن احتياط مي كرد و دو بار در روز و يك بار در شب از ونتيلاتور  استفاده مي كرد كه به تنفسش كمك مي كرد. او فهميد كه با گذشت زمان دارد ضعيف تر ميشود اما هر روز به شنا كردن ادامه داد. شنا كردن به شيو هاي مختلفي به او كمك كرد. او مي گويد: شنا من را از ويلچر دور كرد و مانع از استفاده من از ونتيلاتور هاي بزرگتر شد.
دانشمندان نمي دانند كه چرا برخي از بيماران همانند جو مي توانند به ورزش كردن ادامه دهند در حالي كه برخي ديگر ناتوانايي هاي گسترده تري دارند. با اين وجود، محققان در طول دهه هاي گذشته در مورد ميتوكندري ها چيزهاي زيادي ياد گرفته اند.
هر سلول در بدن حاوي دهها يا حتي صدها هزار ميتوكندري است. ميتوكندريها تقريبا 90 درصد انرژي مورد نياز براي فعاليت سلوها را فراهم مي آورند. آنها با ديگر اجزاي سلولي متفوات هستند چون هر يك چرخه DNA مخصوص به خود را كه mtDNA ناميده ميشوند را دارند. MtDNA حلقوي با رشته هاي معروف و بلند DNA كه از كروموزم هاي موجود در مركز كنترل، يا هسته سلولهاي شما تشكيل شد ه اند فرق دارند.
دانشمندان آموخته اند كه در ميان ژنهاي mtDNA دستورالعملهايي براي ساخت13 پروتئين كه ميتوكندري ها براي توليد انرژي به آنها نياز دارند وجود دارد. جهش در اين ژنها مي تواند به دهها بيماري مختلف منجر شود.
اما ميتوكندري ها حاوي پروتئين هايي بيش از اين 13 پرونئين هستند. آنها همچنين حاوي بيش از 1000 پروتئين هستند كه از روي ژنهاي داخل هسته سلول ساخته ميشوند. ما مي دانيم كه تعداد زيادي از اختلالات ژنتيكي ميتوكندريايي در واقع به خاطر جهش در ژنوم هسته اي ايجاد ميشوند.
شناسايي اين جهشهاي هسته اي كار مشكلي است. در حالي كه چند مركز تحقيقاتي توالي كامل mtDNA را تعيين مي كنند و به دنبال يافتن جهش هايي كه سبب بيماري ميشوند هستند، اما نمي توان اين كار را براي اغلب جهشها در DNA هسته انجام داد.
در طول 7 سال گذشته، دانشمندان سعي كرده اند اين روند را تغيير دهند. آنها از ابزارهاي قدرتمند جديد و موثر براي شناسايي حدودا 1100 ژن در DNA هسته هاي ما كه پروتئين هاي يافت شده د ركيتوكندري را مي سازند استفاده كرده اند. آنها در حال حاضر به دنبال جهشهايي در اين ژنها در پروتئين افراد مبتلا به بيماريهاي ميتوكندريايي هستند. اين كار مي تواند به توسعه تشخيص كمك نمايد.و وقتي بدانيم علت اصلي اين اختلالات چيست مي توان سرنخ هايي براي ارائه راهكارهاي درماني كاملا جديدي بدست آورد.
در حال حاضر چندين نوع درمان بالقوه براي بيماريهاي ميتوكندريايي در حال بررسي است. برخي از بيماراني كه جهش mtDNA دارند تركيبي از mtDNA هاي طبيعي و جهش يافته در سلولهاي خود دارند. محققان به دنبال راههايي براي ايجاد تعادل به سمت DNA هاي طبيعي تر هستند. دانمشندان بررسي مي كنند كه آيا با ورزشهاي مقاومتي مي توان بدن را بيشتر به اين سمت سوق داد يا حداقل سلامت فيزيكي را بهبود داد.
مزاياي ورزش در افراد سالم به خوبي شناخته شده است. يك مزيت آن افزاي شتعداد ميتوكندريها در ماهيچه هاي شما است. ما مي خواهيم ببينيم كه آيا مي توان همين مزايا را براي بيماران مبتلا به بيماران ميتوكندريايي نيز بسط داد.
محققان در حال حاضر تحقيقاتي انجام داده اند كه نشان مي دهد بيماراني كه ورزش مي كنند مي توانند توانايي خود را در راه رفتن و ديگر فعاليتهاي روزانه بهبود دهند. آنها همچنين شواهدي يافتند مبني بر اين كه تعداد ميتوكندريها با توقف ورزش كاهش مي يابد – اين اتفاقي است كه در افراد سالم نيز مي افتد. امروزه تحقيقا گسترده تري انجام ميشود تا ببينند چگونه ورزش و ترك ورزش بر ميتوكندري ها و ظرفيت انجام كار تاثير ميگذارد.
در حال حاضر تحقيقات جديد هيجان انگيزي د رحال انجام است. هر چه بيشتر در مورد اين اختلالات مي دانيم اميدوارانه تر خواهيم توانست اين اطلاعات را به درمانهاي بهتر تبديل كنيم.
انتخابهاي عاقلانه
علائم بيماري ميتوكندريايي
بيماري ميتوكندريايي مي تواند قسمتهاي مختلفي از بدن را تحت تاثير قرار دهد. علائم مي تواند از خفيف تا شديد متفاوت باشد و مي تواند شامل موارد زير شود:
•    رشد ضعيف
•    ضعف ماهيچه يا خستگي مفرط
•    مشكلات ديداري وشنيداري
•    كم هوشي
•    بيماري قلب، كبد و يا كليه
•    مشكلات هاضمه
•    مشكل در تنفس
•    ديابت
•    تشنج

تعاريف
ژنها: رشته هاي DNA، ماده اي كه از والدين خود به ارث مي بريد كه ويژگي هايي مثل احتمال ابتلاي شما به برخي از بيماريهاي خاص را تعريف مي كند.
ژنوم: مجموعه كاملي از ژن هاي شما.
ميتوكندري: به موتورخانه سلول معروف است. آنها مولكولهاي غذا را به نوعي از انرژي تبديل مي كنند كه سلولها مي توانند از آنها استفاده كنند.
جهش ها: تغييرات در توالي يك DNA.