हृदय और फेफड़े के सह-विकास के लिए आम स्टेम कोशिकाएं जीवन के अनुकूलन की व्याख्या करती हैं

मंगलवार, 23 जुलाई, 2013। संयुक्त राज्य अमेरिका में पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में पेरेलमैन स्कूल ऑफ मेडिसिन की एक टीम 'नेचर' पत्रिका में इस सप्ताह प्रकाशित एक नए लेख में, यह प्रदर्शित किया गया है कि फुफ्फुसीय वाहिका, रक्त वाहिकाएं जो जुड़ती हैं। हृदय फेफड़े की अनुपस्थिति में भी विकसित होता है। चूहे जिनमें फेफड़े के विकास में बाधा होती है, उनमें अभी भी फुफ्फुसीय रक्त वाहिकाएं होती हैं, जो शोधकर्ताओं के सामने बताती हैं कि कार्डियोपुलमरी सह-विकास के लिए हृदय संबंधी जननांग या स्टेम सेल आवश्यक हैं।
पृथ्वी पर जीवन के लिए अनुकूलन के विकास ने लंबे समय से हैरान जीवविज्ञानी हैं, जो जानते हैं कि हृदय और फुफ्फुसीय प्रणालियों का सह-विकास पानी के बाहर जीवन के लिए एक हालिया विकासवादी अनुकूलन है, अर्थात, युग्मन फेफड़े के गैस विनिमय के कार्य के साथ दिल का कार्य, सबसे हाल के अंगों में से एक जो स्तनधारियों में विकसित हुआ है और निश्चित रूप से स्थलीय जीवन के लिए सबसे महत्वपूर्ण है।
इन दोनों प्रणालियों की कोशिकाओं की समन्वित परिपक्वता को भ्रूण के विकास के दौरान सचित्र किया जाता है, जब फेफड़े की आदिम पूर्वज कोशिकाएं आदिम कार्डियक पूर्वज कोशिकाओं में फैल जाती हैं, क्योंकि कार्डियोल्मोनरी परिसंचरण बनाने के लिए दो अंग समानांतर विकसित होते हैं। हालांकि, आणविक संकेतों के बारे में बहुत कम जाना जाता है जो एक साथ विकास का मार्गदर्शन करते हैं और दोनों अंगों के लिए एक सामान्य पूर्वज कोशिका संबंधित बीमारियों के विकृति को प्रभावित कर सकते हैं, जैसे फुफ्फुसीय उच्च रक्तचाप।
पेन की टीम, एडवर्ड ई। मोरिस, चिकित्सा और सेलुलर के प्रोफेसर और विकासात्मक जीव विज्ञान और पुनर्योजी चिकित्सा के लिए पेन इंस्टीट्यूट के वैज्ञानिक निदेशक, बहुउद्देशीय कार्डियोपल्मोनरी मेसोडर्म पूर्वजन्म की आबादी की पहचान की कि उन्हें सीपीपी कहा जाता है, जिन्हें कई लोगों से अलग किया जा सकता है एक अच्छी तरह से अध्ययन किया संकेत अणु, Wnt2 की अभिव्यक्ति द्वारा अन्य प्रारंभिक भ्रूण कोशिकाओं।
"हमें आश्चर्य है कि अगर ये पूर्वज कोशिकाएं हृदय और फेफड़े पैदा करने में सक्षम हैं - मोरिसय कहते हैं - हमारे डेटा से पता चलता है कि फेफड़े के विकास से पहले सकारात्मक Wnt2 कोशिकाएं हैं और कोशिकाओं को उत्पन्न करके फेफड़ों और हृदय के सह-विकास में मदद करती हैं।" दोनों ऊतक। "
यह सवाल कि फेफड़े कैसे विकसित होते हैं और कार्डियोवास्कुलर सिस्टम से जुड़ते हैं, ने कई वर्षों तक मॉरिसरी प्रयोगशाला टीम को परेशान किया है। "यह उन लोगों के लिए काफी स्पष्ट है, जिन्होंने अधिकांश स्थलीय जानवरों के शरीर रचना विज्ञान का अध्ययन किया है जो हृदय और फेफड़े को एक दूसरे से जोड़ रहे हैं। यह नैदानिक ​​चिकित्सा में भी परिलक्षित होता है, जहां कई स्थानों पर, पेरेलमैन स्कूल ऑफ मेडिसिन सहित। जिसका विभाजन कार्डियोवास्कुलर मेडिसिन को कभी कार्डियोपल्मोनरी मेडिसिन के डिवीजन के रूप में जाना जाता था, "मॉरिसिए कहते हैं।
मॉरिस की प्रयोगशाला ने एक-दो सरल प्रश्न पूछकर अपना शोध शुरू किया: फेफड़े और हृदय कैसे सह-विकसित होते हैं और इस प्रक्रिया को विनियमित करने वाले महत्वपूर्ण संकेत क्या हैं? इस काम में सफलता तब मिली जब टीम ने Wnt2 जीन के अभिव्यक्ति पैटर्न की विशेषता बताई।
"Wnt2 को प्रारंभिक भ्रूण में एक अनोखी जगह में व्यक्त किया जाता है, बिल्कुल हृदय और आंत की ट्यूब के बीच में, जहां से फेफड़ा पैदा होगा, " इस वैज्ञानिक ने कहा। इसने लेखकों को चूहों में एक मॉडल प्रणाली बनाने की अनुमति दी, जिसकी कार्डियोपल्मोनरी एनाटॉमी मनुष्यों के समान है, और यह जांच करती है कि Wnt2 पॉजिटिव कोशिकाएं हृदय और फेफड़े के सह-विकास का समन्वय कर सकती हैं या नहीं।
इस सेल वंश पर नज़र रखने से, उन्होंने दिखाया कि Wnt2 कोशिकाएं व्यक्तिगत क्लोन उत्पन्न करती हैं, जो हृदय और फेफड़े के ऊतकों दोनों को उत्पन्न करती हैं, जिसमें कार्डियोमायोसाइट्स और रक्त वाहिका कोशिकाएं जैसे संवहनी चिकनी पेशी शामिल हैं। इस प्रकार, उन्होंने पाया कि सीपीपी हृदय और फेफड़े में शुरुआती भ्रूण के प्रकार के विशाल बहुमत को उत्पन्न करने में सक्षम हैं। इन अध्ययनों से यह भी पता चला है कि फेफड़े में विभिन्न कोशिका वंशावली संबंधित हैं, उदाहरण के लिए, संवहनी चिकनी पेशी और वायुमार्ग फेफड़ों में एक सामान्य पूर्वज कोशिका है।
सीपीपी के विकास को 'हेजहोग' नामक एक अन्य प्रसिद्ध प्रोटीन की अभिव्यक्ति द्वारा नियंत्रित किया जाता है, जो हृदय को फुफ्फुसीय वाहिका के उचित कनेक्शन के लिए आवश्यक है। इन अध्ययनों से पता चलता है कि 'हेजहोग', जिसे शुरुआती फेफड़े के पूर्वज कोशिकाओं द्वारा भी व्यक्त किया गया है, सीपीपी को पल्मोनरी वास्कुलचर के चिकनी मांसपेशी घटक में अंतर करने में मदद करता है।
ये निष्कर्ष हृदय और फेफड़ों के सह-विकास को समन्वित करने वाले शक्तिशाली कई कार्डियोपल्मोनरी पूर्वजों की एक नई आबादी की पहचान करते हैं, जो स्थलीय अस्तित्व के अनुकूलन के लिए आवश्यक हैं। इसके अलावा, उन बीमारियों के लिए भी महत्वपूर्ण निहितार्थ हैं जो दोनों अंगों को प्रभावित करते हैं, जैसे फुफ्फुसीय उच्च रक्तचाप, क्योंकि यह स्पष्ट नहीं है कि फुफ्फुसीय उच्च रक्तचाप मुख्य रूप से फेफड़ों की बीमारी है या यदि हृदय या हृदय प्रणाली में आंतरिक दोष भी हैं।
सीपीपी की पहचान दोनों अंगों के लिए एक सामान्य पूर्वज कोशिका की पहचान करके फुफ्फुसीय उच्च रक्तचाप और अन्य बीमारियों पर महत्वपूर्ण डेटा प्रदान कर सकती है। भविष्य के अध्ययन इस बात पर ध्यान केंद्रित करेंगे कि क्या सीपीपी वयस्क कार्डियोपल्मोनरी प्रणाली में मौजूद है और क्या वे फेफड़े और हृदय की प्रतिक्रिया में चोट या बीमारी के लिए भूमिका निभाते हैं।
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