در یک مطالعه جدید، محققان دانشکده پزشکی دانشگاه مریلند و سایر موسسات تحقیقاتی برای اولین بار دریافتند که یک پروتئین مشابه هموگلوبین، معروف به سیتوگلوبین، نقش مهمی در رشد قلب دارد. به طور خاص، بر الگوی صحیح چپ-راست قلب و سایر اندام های نامتقارن تأثیر می گذارد. این کشف ممکن است در نهایت منجر به توسعه مداخلات درمانی جدید برای تغییر فرآیندهایی شود که منجر به این نقص ها می شود. این یافته‌ها در 14 دسامبر 2023 به صورت آنلاین در مجله Nature Communications در مقاله‌ای با عنوان «سیتوگلوبین، تحرک مژه‌ها و جانبی اندام وابسته به NO را تنظیم می‌کند» منتشر شد.
این نویسندگان از ویرایش ژن CRISPR برای از بین بردن ژن سیتوگلوبولین در گورخرماهی استفاده کردند. فقدان سیتوگلوبولین باعث می شود جنین ها قلب های آینه ای ایجاد کنند که در آن الگوی چپ-راست قلب برعکس می شود. در انسان، سیتوگلوبولین ها در تولید اکسید نیتریک، ترکیبی که به تنظیم جریان خون سالم به اندام ها کمک می کند، نقش دارند.
دکتر Mark T. Gladwin، نویسنده ارشد مقاله و رئیس دانشکده پزشکی دانشگاه مریلند، بیش از 20 سال است که اثرات اکسید نیتریک بر رگ های خونی را مطالعه کرده است، از جمله این مطالعه جدید.
از زمان کشف سیتوگلوبولین در دو دهه پیش، مشخص شده است که این سیتوگلوبولین تقریباً در تمام بافت های انسانی بیان می شود، اما مکانیسم عملکرد این پروتئین تا حد زیادی ناشناخته بوده است.» ما می دانیم که سیتوگلوبولین می تواند نقشی در تنظیم و حفظ سطوح اکسید نیتریک، اما یافته‌های جدید ما نشان می‌دهد که به طور مثبت تولید اکسید نیتریک را تنظیم می‌کند تا عملکرد مناسب مژه‌ها را تضمین کند و عدم وجود آن منجر به ناهنجاری‌های عمده ارگان‌ها می‌شود."
برای انجام این مطالعه جدید، این نویسندگان ژن سیتوگلوبین را در گورخرماهی از بین بردند، که در کمال تعجب آنها منجر به نقص های بزرگی در ساختار و مکان اندام ها در جنین در حال رشد شد. به عنوان مثال، قلب به جای سمت چپ در سمت راست گورخرماهی قرار دارد و قلب به جای سمت راست به سمت چپ حلقه می زند.
دکتر پائولا کورتی، نویسنده مقاله و استادیار بیوشیمی و زیست‌شناسی مولکولی در دانشکده پزشکی دانشگاه مریلند، گفت: «ما دریافتیم که سیتوگلوبولین‌ها نقش مهمی در ساختار و عملکرد موهای ریز بازی می‌کنند. ساختارهایی به نام مژه، جایی که مژک ها عدم تقارن اندام و رشد طبیعی را تعیین می کنند.
فنوتیپ های جهش یافته Cygb2 نقایص ارگانی را نشان می دهند. تصویر از Nature Communications، 2023، doi:10.1038/s41467-023-43544-0.
این اولین باری است که سیتوگلوبولین - یا هر نوع گلوبولین مانند هموگلوبین - در رشد جنین نقش دارد و فقدان آن ممکن است با نقایص مادرزادی همراه باشد. همچنین این اولین بار است که سیتوگلوبولین در عملکرد مژگان نقش دارد. این کشف ممکن است راه را برای توسعه داروهایی برای درمان نقایص نادر مادرزادی که بر حرکت مژک ها تأثیر می گذارد باز کند.
حدود 1 در 10،000 تا 1 در 30،000 افراد با Dykinesia مژگانی اولیه (PCD) به دنیا می‌آیند، یک اختلال نادر که مژک‌ها را تحت تأثیر قرار می‌دهد و می‌تواند باعث مشکلات تنفسی به دلیل مخاط ضخیم که راه‌های هوایی را مسدود می‌کند، شود. دکتر کورتی گفت: سندرم کارتاژنر)، نوعی از PCD، شناخته شده است که باعث ایجاد نقایص قلبی در گورخرماهی می شود، جایی که قلب به طور غیر طبیعی کج شده و به سمت راست می چرخد. هیچ درمانی برای این بیماری وجود ندارد، فقط جراحی برای ترمیم هر یک از آنها انجام می شود. نقایص قلبی و درمان برای کنترل علائم."
در حالی که مشخص شده است که ژن های خاصی باعث حدود 70 درصد موارد PCD می شوند، سیتوگلوبولین ها ممکن است نقش کلیدی در 30 درصد موارد بدون علت ژنتیکی شناخته شده ایفا کنند.
دکتر الیزابت روچون، نویسنده اول مقاله و استادیار پزشکی در دانشکده پزشکی دانشگاه مریلند، گفت: "ما این فنوتیپ را کشف کردیم و آن را به مژک پیوند دادیم. در حضور سیتوگلوبولین، می‌توانیم عملکرد آن را ردیابی کنیم. در غیاب سیتوگلوبولین، ما این نقایص را مشاهده کردیم.»