علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
مقدمة المترجم
إحصائيات الإتحاد الدولي للسكري تشير إلى ما يقارب الـ ٤٢٥ مليون شخص حول العالم مصابون بمرض السكري، وأنه بحلول عام ٢٠٤٥ سيكون هناك ٦٢٩ مليون شخص مصاب بهذا المرض (١).
ومن الآثار المترتبة على تعقيدات مرض السكري قرحة القدم السكرية، مشاكل قدم المصاب بالسكري تتطور وتتسبب في مضاعفات خطيرة، إبتداءً من التنمل ومروراً بفقد الإحساس في القدمين إلى بتر القدم في أسوأ الأحوال لا قدر الله .
إرتفاع السكر في الدم يؤثر على الأوعية الدموية والأعصاب (اعتلال الأعصاب السكري) مع مرور الوقت، مما يؤدي إلى تنمل القدمين إنتهاءً بعدم الإحساس بالقروح في القدم بحيث لا يستطيع المريض ملاحظتها مما يتسبب في التهابها، وأما تأثر الأوعية الدموية يصعّب من عملية إلتئام الجروح وذلك لعدم قدرة القدم على محاربة العدوى والشفاء منها من جراء نقص كمية الدم المحمل بالأوكسجين الواصل إليها بسبب تضيق وزيادة سمك الأوعية الدموية.
تحدث الغرغرينا عندما تموت الأنسجة بسبب إنقطاع وصول الدم بشكل كامل إلى الخلايا أو الإصابة بعدوى شديدة مما لا علاج له إلا البتر عندما تصل إلى مراحلها المتقدمة من الإلتهاب.
ذكرت صحيفة عكاظ في إصدارها في التاسع من ديسمبر ٢٠١٠ أن إستشارياً سعودياً قال أن وحدة جراحة القدم والكاحل في مدينة الملك عبد العزيز الطبية في الرياض سجلت نحو ٩٠ حالة بتر أطراف شهريا لمصابين بمرض السكري (٢)
الموضـوع
يمكن لقرحة القدم السكرية أن تستغرق فترة تصل إلى ١٥٠ يوم للشفاء. فريق الهندسة الطبية الحيوية يريد تقليله إلى ٢١ يومًا.
عيش ٤٢٥ مليون شخص مصاب بالسكري في جميع أنحاء العالم ، و ١٥ في المائة مصابون بقرحة في القدم، مما يزيد من خطر الوفاة 2.5 مرة. تقنية جديدة لإفراز أكسيد النتريك لها القدرة على خفض الوقت لشفاء قرحة قدم السكري من ١٢٠ يوم إلى ٢١ يوما.
يخطط المهندسون لتقليل وقت الشفاء من خلال تضخيم ما يقوم به الجسم بالفعل بشكل طبيعي: إذ يقوم ببناء طبقات من أنسجة جديدة تضخ بواسطة أكسيد النيتريك. وفي المرضى الذين يعانون من مرض السكري: إنتاج أوكسيد النيتريك المختل في الجسم يقلل من القدرة الشفائية لخلايا الجلد، وتفيد مراكز السيطرة على الأمراض أن ١٥ في المائة من الأمريكيين المصابين بداء السكري من النوع الثاني يعانون من قرحة في القدم يصعب شفاؤها. ومع ذلك، فإن مجرد ضخ أكسيد النيتريك ليس بالضرورة أفضل. تتمثل الخطة طويلة الأمد لباحثي جامعة ميشيغان التكنولوجية في صنع ضمادات منقوعة بأكسيد النيتريك تعمل على ضبط إفراز المادة الكيميائية إعتمادًا على ظروف الخلية.
سمفونية التعقيد المتواسطة بالخلية
ميغان فروست هي الرئيسة المؤقتة لقسم علم الحركة وعلم وظائف الأعضاء التكاملي بالإضافة إلى كونها أستاذة مشاركة في الهندسة الطبية الحيوية وأستاذة مشارك في علوم وهندسة المواد. وهي تدير مختبرًا بيولوجيًا للمواد البوليمرية في جامعة ميشيغان التكنولوجية (ميشيغان تك) حيث تعمل على تقنية إفراز أكسيد النيتريك.
تقول فروست: “إن أكسيد النيتريك مادة كيميائية قوية للعلاج، لكن لا يُقصد منها أن تكون صارمة”. “نحن ننظر إلى بروفايل (سمات) الخلايا السليمة والخلايا المصابة بالسكري لإيجاد طريقة أكثر دقة ليستعيد الجرح وظيفته.”
عندما يشفي الجرح، ثلاثة أنواع من خلايا الجلد تدخل في العملية. خلايا الإلتهام الذاتي macrophages هي الأولى التي تستجيب – وهي الخلايا الأكثر التي جرت عليها دراسات على نطاق واسع – حيث تصل في غضون ٢٤ ساعة من التضرر. وبعد ذلك، تصل خلايا الأرومات الليفية fibroblasts، وهي بمثابة مهندسي الجسم. تساعد على تثبيت نسيج خارج الخلية extracellular matrix التي تمكًن الخلايا – الخلايا الكيراتينية keratinocytes – القادمة من القيام بأصعب العمليات التي تتطلب جهداً وموارد وتقوم بإعادة البناء (للجرح).
تقول فروست وفريقها في ورقة نشروها في مجلة ميديكال ساينسيز : “إن علاج الجروح هو سيمفونية معقدة من الأحداث المتواسطة بالخلايا، تتقدم من خلال سلسلة من المراحل المتوقعة والمتداخلة”. عندما يكون أي جزء من تلك الأوركسترا السيفونية غير متناغم، فإن العملية تفشل برمتها. تعتبر خلايا الأرومات الليفية fibroblasts، التي لم يتم دراستها بشكل جيد مثل خلايا الإلتهام الذاتي macrophages في عملية الشفاء، أداة رئيسية، وقد أظهرت الدراسات السابقة أن تأخرها في الإستجابة للمرضى المصابين بالسكري قد يكون عاملاً رئيسا في بطء فترة الشفاء.
اكسيد النيتريك مقابل النتريت Nitrite
وهنا يأتي دور أكسيد النيتريك، وهو نوع ضابط السرعة الكيميائي لإعادة العملية إلى الإيقاع الصحيح. لكن أوركسترا جلد الجسم ليست بهذه البساطة – مثل تشغيل ضابط السرعة الموسيقي بصوت أعلى وأعلى، لا يؤدي الصوت الأعلى بالضرورة إلى تحسين توقيت عازف الموسيقى، فإن إغراق الجرح بأكسيد النيتريك لا يعد علاجاً كاملاً.
“الطريقة القديمة هي إضافة أكسيد النيتريك والإنتظار لمعرفة ما إذا كان يعمل” ، تقول فروست. “ما وجدناه هو أن وضع المادة وتركها لا يكفي؛ علينا أن نستمر في إضافة كمية أكسيد النيتريك المطلوبة بالفعل كلما قل مستواها عن المطلوب”.
المشكلة الكبيرة التي تعالجها فروست وفريقها هي في كيف تقاس كمية أكسيد النيتريك في المقام الأول؟. إن الممارسة الحالية تتضمن استبدال قياس أكسيد النيتريك بقياس النيتريت ـ وهو استبدال مضلل، كما تقول فروست، لأن النتريت هو منتج ثانوي بدون دليل مقياس time signature (انظر التعريف في ٣). في حين يسهل قياس النتريت المستقر ، لا يمكنه في حد ذاته تتابع حالة شفاء في الوقت الحقيقي كما تستطيع مستويات أكسيد النيتريك.
لذلك، قام مختبر فروست Frost ببناء جهاز قياس أكسيد النيتريك لدراسته يدويًا. هذا يخلق تحديا لأنه يعني أن أخذ القياسات هو أصعب بكثير، مما يحد من حجم مجموعة البيانات، ولكن فروست Frost لديها إتفاق مع Zysense LLC لجعل عملية البناء إنسيابية ولإنتاج أجهزة تجارية لقياس أكسيد النيتريك والتي من شأنها تحسين أبحاث كيمياء الخلية.
الخطوات التالية
التعاون هو جزء أساسي من عملية التصميم الهندسي، لبناء ضمادة أكسيد النيتريك مع قوة علاج شخصية (مشخصنة) . يخطط الفريق للعمل المقبل مع UP Portage Health Systems لجمع عينات خلايا من المرضى المحليين. من خلال توسيع جمع عينات الخلايا – وتطبيق التكنولوجيا على مرضى حقيقيين – سيستمر الفريق في توسيع قاعدة البيانات وفي الوقت تفسه يعمقون معرفتهم بآليات أكسيد النيتريك.
في غضون سنوات قليلة، سيقوم الباحثون بالتخطيط لعمل نموذج أصلي للضمادات، أحدهما يتخلى من عوالق النتريت وبقايا أكسيد النتريك. وبدلاً من ذلك، فإن المرضى الذين يعانون من قرحة القدم من جراء مرض السكري سيشاهدون نوراً في نهاية النفق أقرب من نصف عام أو أكثر – وقد تساعد ضمادة فرز أكسيد النيتريك في شفاء أحد أصعب أمراض الرعاية الصحية في أقل من شهر.
مصادر من خارج النص:
١-https://www.statista.com/topics/1723/diabetes/
٢- https://www.okaz.com.sa/article/367954
٣-https://en.m.wikipedia.org/wiki/Time_signature
المصدر الرئيسي: