سیستم قلبی عروقی

غلبه بر باور سنتی

برای در نظر گرفتن تأثیر بالقوه تحریک سلول‌های بنیادی درون‌زا یا (ESCM) Endogenous Stem Cell Mobilization بر عملکرد قلب و سیستم قلبی عروقی، باید بر دو باور سنتی پزشکی غلبه کرد. اولاً، علم سنتی برای چندین دهه ثابت کرده بود که توانایی سلول‌های بنیادی مغز استخوان برای تبدیل به انواع دیگر سلول‌ها محدود به سلول‌های خونی است یعنی آن‌ها نمی‌توانند به سلول‌های بافت‌های دیگر و حتی بافت قلب نیز تبدیل شوند، و باور دوم این است که، پس از تولد، اندازه کاردیومیوسیت‌ها (cardiomyocytes) تغییر می‌کند، اما تعداد آن‌ها در دوران کودکی ثابت مانده و سپس با افزایش سن کاهش می‌یابند. به عبارت دیگر، قلب قادر به بازسازی و ترمیم سلول‌های خود نیست. بنابراین، بر اساس این دو باور، افزایش تعداد سلول‌های بنیادی در گردش نباید تأثیری بر عملکرد قلب داشته باشد.

کشف موفقیت آمیز این است: سلول‌های بنیادی می‌توانند به سلول‌های قلبی تبدیل شوند.

ولین شکاف در این پارادایم از مطالعه‌ای حاصل شد، که نشان داد، چگونه سلول‌های بنیادی مغز استخوان تزریق شده به زخم قلب آسیب دیده، توانایی تبدیل به سلول‌های عضله قلب و بهبود عملکرد قلب را دارند.[1] بر اساس این مشاهدات، گروهی از دانشمندان در NIH موسسه ملی بهداشت، سعی کردند با تحریک ESCM پیامد حمله قلبی را کاهش دهند.[2] در عرض چهار هفته, افزایش تعداد سلول‌های بنیادی گردشی منجر به تجدید قابل‌توجه دیواره بطنی و تقریباً نرمال شدن عملکرد قلبی شد.

در سال‌های بعد، بسیاری از گروه‌های دانشمند، این مطالعات را بر روی حیوانات و انسان‌ها با استفاده از تجهیزکننده سلول‌های بنیادی G-CSF (فاکتور محرک کلونی گرانولوسیت) تکرار کردند و به این نتیجه رسیدند که ESCM واقعاً می‌تواند به طور قابل‌توجهی از ترمیم قلب پشتیبانی کند.[3,4,5]

تنها نکته این است که استفاده از فاکتور GCSF  در انسان‌ها فقط برای چند روز قابل استفاده است، زیرا می‌تواند باعث تجمع پلاکتی شده و در نهایت خطرات قابل توجهی مانند سکته یا آمبولی را به همراه دارد. راه حل توسعه سلول‌های بنیادی طبیعی ممکن است ملایم‌تر باشد اما برای استفاده طولانی‌مدت ایمن است. یکی از این بتحریک سلول‌های بنیادی درون‌زا برای معکوس کردن موارد کاردیومیوپاتی شدید در چند ماه ثبت شده است.[6,7]

تغییر الگو - قلب می‌تواند بازسازی شود

در حالی که همه این مشاهدات غیرقابل انکار بودند و قطعاً راهبردهای درمانی جدیدی را ارائه می‌نمودند، دوره جدیدی را در احیاء علم پزشکی باز می‌کردند، آن‌ها یک اصل اساسی سلامت انسان را به چالش ‌کشیدند. قلب بازسازی نمی‌شود و بنابراین نمی‌تواند به طور مؤثر ترمیم شود. پس چگونه این مشاهدات می‌توانند درست باشند؟

یک تیم علمی با ابداع روشی مبتکرانه به این سؤال پاسخ دادند. آ‌ن‌ها یک پدیده محیطی را مهار کردند تا عملکرد اصلی قلب انسان و در نهایت کل بدن را آشکار کنند. در طبیعت، کربن رادیواکتیو اساساً تا اوایل دهه 1950 ، با آغاز آزمایش‌های هسته‌ای، در اتمسفر وجود نداشت. پس از آن، غلظت کربن رادیواکتیو در اتمسفر به شدت شروع به افزایش کرد و سپس پس از معاهده ممنوعیت آزمایش هسته‌ای محدود در سال 1963، به طور تصاعدی کاهش یافت، به طوری که سطوح غلطت کربن رادیواکتیو اتمسفر در طول آن سال‌ها به خوبی ثبت شده است. از آنجایی که کربن اتمسفر از طریق فتوسنتز به زنجیره غذایی وارد می‌شود، غلظت کربن رادیواکتیو در غذایی که می‌خوریم منعکس کننده غلظت کربن رادیواکتیو در اتمسفر است.

از آنجایی که کربن در زمان تقسیم سلولی در DNA گنجانده شده، غلظت کربن در DNA یک سلول جدید انعکاس‌دهنده کربن اتمسفر است. بنابراین، غلظت کربن در DNA برای تاریخ تولد هر سلول انسانی می‌تواند به صورت نگرشی در گذشته استفاده شود. با جداسازی سلول‌های قلب از افرادی که پس از سال 1965 متولد شده‌اند و اخیراً فوت کرده‌اند، می‌توان به ویژگی‌های بازسازی‌کننده قلب نگاه کرد.

نتیجه گیری- آزادسازی سلول‌های بنیادی خود شما می‌تواند به ترمیم قلبتان کمک کند.

در نتیجه، برخلاف اصول سنتی، عضله قلب عضوی است که می‌تواند بازسازی و ترمیم شود و افزایش تعداد سلول‌های بنیادی در گردش می‌تواند راه موثری برای کمک به قلب در روند ترمیم بافت باشند. در حالی که برای کمک به بهبودی فرد از حمله قلبی هیچ کاری نمی‌توان انجام داد، اما توسعه همه این اطلاعات امید جدیدی را، برای افرادی که زندگی آن‌ها توسط یکی از قاتلان برتر جهان یعنی – حمله قلبی – تحت تأثیر قرار گرفته است، به ارمغان می‌آورد.

کلسترول چه کار می‌کند؟

در برخی موارد، ما باید صادقانه به این استراتژی درمانی کلی نگاه کنیم و به این نتیجه برسیم که رویکرد کلسترول به بیماری قلبی عروقی به سادگی کار نمی‌کند. غیرقابل انکار است که کلسترول نقش مهمی در علت شناسی بیماری‌های عروقی ایفا می‌کند، اما علت آن نیست. همانطور که به طور گسترده در مقالات و بررسی‌های علمی متعدد مستند شده است، کلسترول به سادگی در پوشش شریان تجمع نمی‌یابد. این فرآیند در ابتدا با یک ضایعه میکروسکوپی شروع می‌شود که به آرامی به ماکروفاژها نفوذ می‌کند، که به نوبه خود کلسترول اکسید‌شده را جمع می‌کند و به “سلول‌های فوم”  (Foam cells) تبدیل می‌شود. با تشکیل این فرآیند، این سلول‌های فوم ملتهب شده و در بافت موضعی تخریب می‌شوند و منجر به مرگ سلول‌های ماهیچه‌ای صاف و برهم زدن ماتریکس کلاژن می‌شوند. تجمع همه این پدیده‌ها منجر به تشکیل پلاک‌های آترواسکلروتیک، افزایش فشار خون و در نهایت تصلب شرایین یا گرفتگی عروق می‌گردند.F

مفاهیم سنتی در مقابل مفاهیم جدید

این رویکرد به این تیم علمی اجازه داد تا دو فرضیه متضاد را آزمایش کنند. از یک سو، دیدگاه سنتی که می‌گوید ما با تعداد کمی سلول از پیش تعیین شده به دنیا می‌آییم، بالغ می‌شویم و پس از تقریباً 25 سالگی، شروع به تجربه کاهش آهسته سلامتی می‌کنیم که با از دست دادن سلول‌ها همراه است. در این مورد، سلول‌های قلب همه باید در چند سال اول زندگی متولد شده باشند. از سوی دیگر، این دیدگاه که توسط حوزه نوظهور تحقیقات سلول‌های بنیادی حمایت می‌گردد مبنی بر این است که بدن، در یک فرآیند اتصال از دست دادن سلولی و تجدید بافت قرار دارد، و از دست دادن سلامت نه با از دست دادن سلولی، بلکه اساساً با از دست دادن توانایی ما برای تجدید سلول همراه است. در این صورت، سلول‌های قلبی جدید در تمام طول زندگی فرد تشکیل می‌شود.

این مطالعه نشان داد که سلول‌های قلبی جدید به طور مداوم در طول زندگی یک فرد در حال شکل‌گیری است و تقریباً 25 سال طول می‌کشد تا حدود نیمی از قلب انسان تجدید شود. همین پدیده با سایر اندام‌ها و بافت‌ها با استفاده از روش‌های دیگر ثبت شد و تخمین زده شد که حدود 3 درصد از سلول‌های β تولیدکننده انسولین جدید پانکراس هر چند روز یک‌بار تشکیل می‌شوند[9,10] و همچنین سلول‌های کبد با سرعت تقریباً 16/0 درصد در هر روز تجدید شده و سلول‌های ریه نیز 07/0 درصد در روز تشکیل می‌گردند.[12] بنابراین، از نظر تئوری، ما به طور متوسط هر چند سال یک پانکراس و یک کبد جدید، هر 4 سال یک ریه جدید، و همچنین تجدید چشمگیر قلب و مغز در طول عمر یک فرد را خواهیم داشت.[13] این‌ها فقط تخمین‌ها هستند، اما یک واقعیت مهم را ثابت می‌کنند: بدن در یک فرآیند مداوم بازسازی بافت است.

فراتر از سلامتی، سلامت عروق - شکست رویکرد کلسترول

بیماری قلبی عروقی بیش از عفونت و سرطان به عنوان عامل اصلی مرگ و میر است، بنابراین قطعاً در زمینه سلامت و تندرستی شایسته توجه جدی است. وقتی به بیماری‌های عروقی فکر می‌کنیم، مانند فشار خون بالا، تصلب شرایین و یا یک حمله قلبی کامل، بلافاصله به کلسترول می‌اندیشیم. علیرغم تمام علوم حاضر- یا فقدان آن- توسعه تعداد زیادی از داروهای کاهش‌دهنده کلسترول و تمرکز شدید اکثر انجمن‌های قلب در جهان بر روی آن، فرار از این واقعیت دشوار است که پس از گذشت نزدیک به 4 دهه از چنین تمرکزی، بیماری قلبی عروقی هنوز هم قاتل شماره یک در جهان باقی مانده است.

مقصر واقعی - ترمیم درون‌زا ضایعات میکروسکوپی

بنابراین در کل این فرآیند, کلسترول فقط یک شرکت‌کننده منفعل است; علت کلی این سراشیبی یک ضایعه میکروسکوپی است که بهبود نمی‌یابد. در واقع, کاملاً غیر منتظره, سطح جدیدی از درک سلامت قلبی – عروقی از حوزه تحقیقات سلول بنیادی حاصل شده‌است و می‌تواند با عنوان مقاله‌ای که تقریباً یک دهه پیش منتشر شد خلاصه شود:

آترواسکلروز به عنوان یک بیماری ناموفق ترمیم درون‌زا است.[14]

هر زمان که آسیبی در بافت ایجاد شود، خواه بریدگی پوست، سکته مغزی، حمله قلبی یا ضایعه کوچک در دیواره شریان، ناحیه آسیب دیده ترکیباتی را آزاد می‌کند که سلول‌های بنیادی را به کمک می‌طلبد. همانطور که سلول‌های بنیادی به ناحیه آسیب دیده مهاجرت می‌کنند، سه وظیفه متمایز و بسیار مهم را انجام می‌دهند:

  • التهاب ناشی از آسیب را آرام می‌کنند.
  • فاکتورهای رشد را آزاد می‌کنند که به هماهنگ کردن روند ترمیم بافت کمک می‌کند.
  • آن‌ها به سلول‌های آن بافت تبدیل شده و در واقع در فرآیند ترمیم شرکت می‌کنند.

بنابراین، آنچه منجر به ایجاد مشکلات عروقی می‌شود، کلسترول نیست، بلکه ترمیم ناکافی ضایعات شریانی کوچک به دلیل کاهش تعداد سلول‌های بنیادی در گردش، به ویژه سلول‌های پیش ساز اندوتلیال Endothelial Progenitor Cells (EPCs) است.

علت واقعی - کاهش در سلول‌های پیش ساز اندوتلیال (EPCs)

سلول‌های پیش ساز اندوتلیال به طور مستقیم در روند ترمیم دیواره عروقی شرکت می‌کنند.[15] بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که EPC ها می‌توانند با جایگزینی سلول‌های اندوتلیال ناکارآمد، ترمیم شریان‌های آسیب دیده را تسهیل کنند و در نتیجه از سخت‌شدن شریان‌ها جلوگیری نمایند.[16] بیماری‌های عروقی مشکلات مرتبط به افزایش سن هستند و اتفاقاً تعداد EPC های در گردش با افزایش سن، به ویژه در بیماران مبتلا به بیماری شریانی، کاهش می‌یابند.[17] در واقع، تعداد EPCهای در گردش با خطرات قلبی عروقی ارتباط معکوس دارد. به عبارت دیگر، هرچه تعداد EPCهای در حال گردش کمتر باشد، خطر بالاتری برای فرد دارد.[18] افرادی که بالاترین سطوح EPC را دارند به عنوان سالم ترین افراد در نظر گرفته شده‌اند.[19]

تعداد EPC ها به عنوان پیش‌بینی‌کننده سلامت قلب و عروق

پیشنهاد شده است که تعداد EPC های در گردش می‌تواند به عنوان یک عامل پیش‌بینی‌کننده در سلامت عروق عمل کند.[20] یک تیم علمی تا آنجا پیش رفت و آستانه‌ای را پیشنهاد نمود که تحت آن خطرات قلبی عروقی به طور چشمگیری افزایش می‌یافت. به گفته این دانشمندان، زمانی که سطح EPCs در گردش به زیر 0038/0 درصد از کل جمعیت مونوسیت‌ها می‌رسد- راهی برای تعیین کمیت تعداد نسبی سلول‌های بنیادی – افزایش شش برابری در خطر بیماری‌های قلبی عروقی وجود دارد.[21] بنابراین، کیفیت داشتن تعداد EPC های در گردش می‌تواند به عنوان یک نشانگر زیستی امیدوارکننده برای سلامت قلب و عروق باشد.

یک رویکرد سالم - افزایش تعداد EPC

برخلاف کلسترول، این سلول‌های پیش ساز اندوتلیال شاخص‌های غیرفعال نیستند، آن‌ها مسئول ترمیم انواع رگ‌های خونی هستند و بلوک‌های سازنده سلامت قلب و عروق را تشکیل می‌دهند. آن‌ها بیش از نشانگرهای زیستی ساده یعنی مسئول ترمیم درون‌زا هستند. بنابراین، هر کاری که بتوان برای افزایش تعداد EPC های در گردش انجام داد، به حمایت از سلامت کلی قلب و عروق کمک می‌کند. ورزش شدید می‌تواند در این مورد کمک کند، اما ساده‌ترین آن استفاده از نسل جدیدی از مکمل‌های غذایی است که به عنوان “تقویت کننده سلول‌های بنیادی” شناخته می‌شوند، که برای افزایش تعداد EPC های در گردش به ثبت رسیده‌اند.

Sources:

  1. Autologous transplantation of bone marrow cells improves damaged heart function.
    Tomita S, Li RK, Weisel RD, Mickle DA, Kim EJ, Sakai T, Jia ZQ. Circulation. 1999 Nov 9;100(19 Suppl):II247-56.
  2. Bone marrow cells regenerate infarcted myocardium.
    Orlic D, Kajstura J, Chimenti S, Jakoniuk I, Anderson SM, Li B, Pickel J, McKay R, Nadal-Ginard B, Bodine DM, Leri A, Anversa P. Nature. 2001 Apr 5;410(6829):701-5.
  3. Granulocyte colony-stimulating factor and stem cell factor improve endogenous repair after myocardial infarction. Kanellakis P, Slater NJ, Du XJ, Bobik A, Curtis DJ. Cardiovasc Res. 2006 Apr 1;70(1):117-25.
  4. Prevention of left ventricular remodeling with granulocyte colony-stimulating factor after acute myocardial infarction: final 1-year results of the Front-Integrated Revascularization and Stem Cell Liberation in Evolving Acute Myocardial Infarction by Granulocyte Colony-Stimulating Factor (FIRSTLINE-AMI) Trial. Ince H, Petzsch M, Kleine HD, Eckard H, Rehders T, Burska D, Kische S, Freund M, Nienaber CA. Circulation. 2005 Aug 30;112(9 Suppl):I73-80.
  5. Autologous bone marrow stem cell mobilization induced by granulocyte colony-stimulating factor after subacute ST-segment elevation myocardial infarction undergoing late revascularization: final results from the G-CSF-STEMI (Granulocyte Colony-Stimulating Factor ST-Segment Elevation Myocardial Infarction) trial. Engelmann MG, Theiss HD, Hennig-Theiss C, Huber A, Wintersperger BJ, Werle-Ruedinger AE, Schoenberg SO, Steinbeck G, Franz WM. J Am Coll Cardiol. 2006 Oct 17;48(8):1712-21.
  6. The Therapeutic Potential of Stimulating Endogenous Stem Cell Mobilization. In: Tissue Regeneration – From Basic Biology to Clinical Application. Drapeau C, Eufemio G, Mazzoni P, Roth GD and Strandberg, S. InTech Open, 2012.
  7. Rapid and selective mobilization of specific stem cell types after consumption of a polyphenol-rich extract from sea buckthorn berries (Hippophae) in healthy human subjects.
    Drapeau C, Benson KF, Jensen GS. Clin Interv Aging. 2019 Feb 4;14:253-263.
  8. Evidence for cardiomyocyte renewal in humans. Bergmann O, Bhardwaj RD, Bernard S, Zdunek S, Barnabé-Heider F, Walsh S, Zupicich J, Alkass K, Buchholz BA, Druid H, Jovinge S, Frisén J.
    Science. 2009 Apr 3;324(5923):98-102.
  9. Dynamics of beta-cell mass in the growing rat pancreas. Estimation with a simple mathematical model. Finegood DT, Scaglia L, Bonner-Weir S. Diabetes. 1995 Mar;44(3):249-56.
  10. beta-cell turnover: its assessment and implications. Bonner-Weir S. Diabetes. 2001 Feb;50 Suppl 1:S20-4.
  11. Liver from bone marrow in humans. Theise ND, Nimmakayalu M, Gardner R, Illei PB, Morgan G, Teperman L, Henegariu O, Krause DS. Hepatology. 2000 Jul;32(1):11-6.
  12. Multi-organ, multi-lineage engraftment by a single bone marrow-derived stem cell.
    Krause DS, Theise ND, Collector MI, Henegariu O, Hwang S, Gardner R, Neutzel S, Sharkis SJ.
    Cell. 2001 May 4;105(3):369-77.
  13. Analysis of neurogenesis and programmed cell death reveals a self-renewing capacity in the adult rat brain. Biebl M, Cooper CM, Winkler J, Kuhn HG. Neurosci Lett. 2000 Sep 8;291(1):17-20.
  14. Atherosclerosis as a disease of failed endogenous repair.
    Zenovich AG, Taylor DA. Front Biosci. 2008 May 1;13:3621-36.
  15. Are Endothelial Progenitor Cells the Real Solution for Cardiovascular Diseases? Focus on Controversies and Perspectives. Balistreri CR, Buffa S, Pisano C, Lio D, Ruvolo G, Mazzesi G. Biomed Res Int. 2015;2015:835934.
  16. Endothelial progenitor cells (EPCs) in ageing and age-related diseases: How currently available treatment modalities affect EPC biology, atherosclerosis, and cardiovascular outcomes.
    Altabas V, Altabas K, Kirigin L. Mech Ageing Dev. 2016 Oct;159:49-62.
  17. Endothelial progenitor cells correlate with endothelial function in patients with coronary artery disease.
    Werner N, Wassmann S, Ahlers P, Schiegl T, Kosiol S, Link A, Walenta K, Nickenig G.
    Basic Res Cardiol. 2007 Nov;102(6):565-71.
  18. Circulating endothelial progenitor cells, vascular function, and cardiovascular risk.
    Hill JM, Zalos G, Halcox JP, Schenke WH, Waclawiw MA, Quyyumi AA, Finkel T.
    N Engl J Med. 2003 Feb 13;348(7):593-600.
  19. Circulating endothelial progenitor cells and cardiovascular outcomes.
    Werner N, Kosiol S, Schiegl T, Ahlers P, Walenta K, Link A, Böhm M, Nickenig G.
    N Engl J Med. 2005 Sep 8;353(10):999-1007.
  20. Endothelial progenitor cells participation in cardiovascular and kidney diseases: a systematic review.
    Kiewisz J, Kaczmarek MM, Pawlowska A, Kmiec Z, Stompor T.
    Acta Biochim Pol. 2016;63(3):475-82.
  21. Reduced number of circulating endothelial progenitor cells predicts future cardiovascular events: proof of concept for the clinical importance of endogenous vascular repair.
    Schmidt-Lucke C, Rössig L, Fichtlscherer S, Vasa M, Britten M, Kämper U, Dimmeler S, Zeiher AM.
    Circulation. 2005 Jun 7;111(22):2981-7.