شوک آب سرد چگونه مکانیزمهای دفاعی سلولها را تقویت میکند

شوک آب سرد چگونه مکانیزمهای دفاعی سلولها را تقویت میکند؟, تحقیقات جدید دانشگاه اتاوا نشان میدهد که قرارگیری کوتاهمدت در آب سرد میتواند فرآیند اتوفاژی را در سلولهای بدن فعال کرده و مقاومت سلولی را در برابر استرسهای محیطی افزایش دهد. مطالعهای بر روی اثرات سرما در سطح سلولی با وجود رواج روزافزون درمان با آب سرد برای بهبود عملکرد بدن، دانشمندان همچنان در مراحل اولیه درک مکانیزمهای سلولی این پدیده قرار دارند.

تیم پژوهشی دانشگاه اتاوا با رهبری کلی کینگ، بررسی کرد که آیا یک هفته غوطهوری روزانه در آب با دمای ۱۴ درجه سانتیگراد میتواند سیستمهای دفاعی سلولها را تقویت نماید. کینگ توضیح میدهد ما نه تنها از سطح اندامها، بلکه از درون سلولها نیز بررسیهایمان را آغاز کردهایم. عملکرد صحیح سلولها پیشنیاز سلامت کل بدن است، زیرا اگر واحدهای زیستی پایه دچار اختلال شوند، عملکرد کل سیستم دچار اختلال میگردد.

واکنش سلولها در مواجهه با استرس سرما هنگامی که بدن نتواند با سرما سازگار شود، تلاش برای حفظ دمای هسته میتواند منجر به آسیب گسترده سلولی یا حتی مرگ سلول گردد. با این حال، مطالعات پیشین بر روی مدلهای حیوانی نشان دادهاند که مواجهه با سرمای شدید، مسیرهای محافظتی در سطح سلولی را فعال میکند تا از مرگ سلول پیشگیری نماید.

یکی از کلیدیترین این مکانیزمها، اتوفاژی نام دارد؛ فرآیندی که در آن تودههای پروتئینی سمی و عضیهای آسیبدیده تجزیه و مولکولهای حاصل برای بقای سلول بازیافت میشوند. طراحی آزمایش و نتایج حاصل در این مطالعه، ۱۰ مرد جوان، سالم و فعال بدنی به مدت هفت روز متوالی و هر روز یک ساعت در آب ۱۴ درجه سانتیگراد تا سطح شانه غوطهور شدند.

محققان در زمانی که دمای داخلی بدن به ۳۵.۵ درجه رسید (یک و نیم درجه کمتر از نرمال)، نمونههای خونی گرفتند تا نشانگرهای اتوفاژی و آپوپتوز (مرگ سلولی برنامهریزی) را ارزیابی کنند. نتایج نشان داد سطح لاکتات خون — که هم در ورزش و هم در لرزش بدنی ناشی از سرما افزایش مییابد — در روزهای اول، چهارم و هفتم بالا رفته بود، اما میزان این افزایش در روز هفتم به طور معناداری کمتر از روز اول بود.

کینگ میگوید کاهش تولید لاکتات در پاسخ به یک محرک یکسان، نشانهای بارز از سازگاری فیزیولوژیک بدن با سرما است. تحول از مرگ سلولی به بازیافت و بازسازی علاوه بر لاکتات، محققان پروتئینهای کلیدی در سلولهای تکهستهای خون را پایش کردند. این سلولها به دلیل گردش در جریان خونی، با تمام بافتها و اندامها در تماس هستند و نماینده خوبی از وضعیت کل بدن محسوب میشوند.

دو پروتئین حیاتی برای ردیابی اتوفاژی انتخاب شدند پروتئین که در غشای اتوفاگوزوم (حبابی که فرآیند تجزیه را آغاز میکند) قرار دارد و نشانه آغاز اتوفاژی است، و پروتئین که مواد آسیبدیده را به سمت اتوفاگوزوم هدایت میکند. در طول هفت روز، محققان مشاهده کردند که فعالیت اتوفاژی افزایش یافته و در عین حال آپوپتوز کاهش یافته است.

این بدان معناست که اجزای سلولی به جای نابودی، تجزیه و بازیافت شدهاند — مکانیزمی که بقای سلول را در شرایط استرس تضمین میکند. مدلسازی خارج از بدن برای بررسی شرایط شدید برای بررسی اثرات دمای هیپوترمیک (بسیار پایین) که از نظر اخلاقی بر روی انسان امکانپذیر نیست، تیم تحقیقاتی آزمایشات را روی سلولهای خونی در محیط آزمایشگاهی و خارج از بدن انجام داد.

این روش به آنها اجازه داد تا اثرات دمای بسیار پایین را بدون ایجاد خطر برای داوطلبان شبیهسازی کنند. آینده پژوهش تفاوتهای جنسیتی و سنی محققان اکنون برنامهریزی میکنند تا سازگاری با سرما را در طیف وسیعتری از افراد — شامل زنان، سالمندان و گروههای سنی مختلف — بررسی نمایند.

شواهد اولیه نشان میدهد زنان در پاسخ فیزیولوژیکی به سرما الگوی متفاوتی از مردان نشان میدهند (مثلاً لرزش کمتر) و هورمون استروژن میتواند به عنوان یک مکانیزم محافظ سلولی عمل کرده و اتوفاژی را تعدیل نماید. هدف نهایی تعیین استراتژیهایی برای بهینهسازی این فرآیند سلولی به نفع سلامت انسان است. نتایج این پژوهش در مجله پیشرفته بیولوژی منتشر شده است.