يوضح النموذج ثلاثي الأبعاد كيف يمكن أن يؤدي التعرض للكادميوم إلى عيوب خلقية في القلب

يوضح النموذج ثلاثي الأبعاد كيف يمكن أن يؤدي التعرض للكادميوم إلى عيوب خلقية في القلب

طور الباحثون نموذجًا ثلاثي الأبعاد يوضح كيف يمكن أن يؤدي التعرض للكادميوم إلى عيوب خلقية في القلب. تعد عيوب القلب الخلقية الشكل الأكثر شيوعًا للعيوب الخلقية في الولايات المتحدة، حيث تؤثر على ما يقرب من 40 ألف طفل حديث الولادة كل عام. تم تطوير النموذج من قبل علماء في المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية (NIEHS)، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة.

الكادميوم هو معدن يمكن إطلاقه في البيئة من خلال التعدين والعمليات الصناعية المختلفة، ويوجد في الهواء والتربة والماء والتبغ. يمكن أن يدخل المعدن إلى السلسلة الغذائية عندما تمتصه النباتات من التربة. أشارت دراسات سابقة إلى أن تعرض الأمهات للكادميوم قد يكون عامل خطر كبير للإصابة بعيوب القلب الخلقية.

باستخدام نماذج مشتقة من الخلايا والأنسجة البشرية، تسمى النماذج المختبرية، صمم الباحثون نموذجًا عضويًا ثلاثي الأبعاد يحاكي كيفية تطور القلب البشري. ورأى الباحثون كيف أن التعرض لمستويات منخفضة من الكادميوم يمكن أن يمنع التكوين الطبيعي للخلايا العضلية القلبية، وهي النوع الرئيسي من الخلايا التي تشكل القلب. ومن خلال القيام بذلك، كشفوا عن الآليات البيولوجية التي يمكن أن تفسر كيف يمكن أن يسبب الكادميوم تشوهات في القلب.

النماذج التي أنشأناها مفيدة ليس فقط لدراسة الكادميوم، ولكن أيضًا لدراسة المواد الكيميائية والمواد الأخرى.

إريك توكار، دكتوراه، باحث رئيسي، قسم علم السموم الآلي، قسم علم السموم الانتقالي (DTT) التابع لمعهد NIEHS

بالنسبة للدراسة، طور الباحثون ثلاثة نماذج مختلفة لتقييم آثار الكادميوم على مراحل مختلفة من نمو القلب.

الكتاب الاليكتروني الفلورسنت

تجميع لأهم المقابلات والمقالات والأخبار من العام الماضي. تنزيل نسخة مجانية

أولاً، استخدموا الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات لتطوير أجسام جنينية ثلاثية الأبعاد لتقليد الخطوات المبكرة في تكوين الأنسجة والأعضاء لدى البشر. ثم استخدموا نموذجًا ثنائي الأبعاد في المختبر يحتوي على نظام البروتين التنظيمي الفلوري (NKX2-5) المعروف بتورطه في نمو القلب، مما سمح لهم بدراسة سمية الكادميوم بعد التعرض له.

وأكد النموذج العضوي القلبي ثلاثي الأبعاد، الذي يمكنه محاكاة القلب النابض، ما شوهد في النموذجين الآخرين وأظهر كيف يمكن للجرعات المنخفضة من الكادميوم أن تمنع وظيفة عضلة القلب المناسبة.

تعتمد الدراسة، التي نشرت في مجلة Environmental Health Perspectives، على عقود من العمل الذي قام به باحثون في علم السموم لتعزيز المعرفة حول كيفية مساهمة التعرض البيئي في الإصابة بالأمراض البشرية مثل السرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية والتوحد وغيرها من الاضطرابات.

"تستفيد هذه النماذج الجديدة من التقدم التكنولوجي الذي يسمح لنا بنمذجة البيولوجيا البشرية بطريقة يمكنها تحديد التهديدات الحقيقية لصحة الإنسان"، كما أشار بريان بيريدج، DVM، دكتوراه، والمدير العلمي لـ DTT. "إنها تساعد أيضًا في تقليل اعتمادنا على التجارب على الحيوانات."

قال شيان وو، دكتوراه، الذي أجرى هذه الدراسات: "لقد وجدنا أن التعرض المبكر لمستويات الكادميوم ذات الصلة بالإنسان أدى إلى تأثير مثبط كبير على تمايز الخلايا العضلية القلبية، في حين أن التعرض في مرحلة لاحقة لم يكن له هذا التأثير". "إن التعرض للكادميوم أدى أيضًا إلى إتلاف وظيفة القلب العضوية."

مصدر:

المعاهد الوطنية للصحة

مرجع:

وو، X.، وآخرون. (2022) نمو القلب في وجود الكادميوم: دراسة في المختبر مع الخلايا الجذعية الجنينية البشرية والعضيات القلبية. وجهات نظر الصحة البيئية. doi.org/10.1289/EHP11208.

.