باحثون يبتكرون تقنية تحمي القلب من مخاطر "الكادميوم"

طور الباحثون نموذجًا ثلاثي الأبعاد يوضح كيف يمكن أن يؤدي التعرض للكادميوم إلى أمراض القلب الخلقية.

وتعد أمراض القلب الخلقية، التي تصيب ما يقرب من 40 ألف مولود جديد سنويًا، أكثر أنواع العيوب الخلقية شيوعًا في الولايات المتحدة.

وتم إنشاء النموذج من قبل علماء في المعهد الوطني لعلوم الصحة البيئية (NIEHS)، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة في بريطانيا.

و"الكادميوم" معدن يمكن إطلاقه في البيئة من خلال التعدين والعمليات الصناعية المختلفة، وقد وجد في الهواء والتربة والماء والتبغ.

ويمكن أن يدخل المعدن في السلسلة الغذائية عندما تمتصه النباتات من التربة، بحسب ما أورده موقع "medicalxpress" المتخصص في الشؤون الطبية.

وأشارت الدراسات السابقة إلى أن تعرض الأمهات للكادميوم قد يكون عامل خطر كبير للإصابة بأمراض القلب الخلقية.

وباستخدام نماذج مشتقة من الخلايا والأنسجة البشرية، تسمى "النماذج المختبرية"، صمم الباحثون نموذجًا عضويًا ثلاثي الأبعاد يحاكي كيفية تطور قلب الإنسان.

ورأى الباحثون كيف أن التعرض لمستويات منخفضة من الكادميوم يمكن أن يمنع التكوين المعتاد لخلايا عضلة القلب، وهي النوع الرئيس من الخلايا التي تشكل القلب.

من خلال القيام بذلك، كشفوا عن الآليات البيولوجية التي قد تفسر كيف يمكن للكادميوم أن يسبب تشوهات في القلب.

وقال قائد الدراسة إريك توكار خبير علم السموم: "النماذج التي أنشأناها مفيدة ليس فقط لدراسة الكادميوم، ولكن لدراسة المواد الكيميائية والمواد الأخرى أيضًا".

ومن أجل الدراسة، طور الباحثون نماذج مختلفة لتقييم تأثيرات الكادميوم على مراحل مختلفة من نمو القلب، حيث استخدموا الخلايا الجذعية البشرية متعددة القدرات لتطوير أجسام جنينية ثلاثية الأبعاد لتقليد الخطوات المبكرة في تكوين الأنسجة والأعضاء لدى البشر.

كما استخدم الباحثون بعد ذلك نموذجًا ثنائي الأبعاد في المختبر يتضمن نظام بروتين تنظيمي فلوري (NKX2-5) معروف بمشاركته في نمو القلب، مما سمح لهم بالنظر في سمية الكادميوم بعد التعرض.

وأكد نموذج عضوي القلب ثلاثي الأبعاد، الذي يمكنه محاكاة القلب النابض، ما شوهد في النموذجين الآخرين، حيث يمكن للجرعات المنخفضة من الكادميوم أن تمنع خلايا عضلة القلب من العمل بشكل صحيح.

وتستند الدراسة، التي نشرت في مجلة "Environmental Health Perspectives"، إلى عقود من العمل الذي قام به باحثو علم السموم.

وبذل الباحثون جهودهم لتعزيز المعرفة بكيفية مساهمة التعرض البيئي في الأمراض البشرية بما في ذلك السرطان، وأمراض القلب، والأوعية الدموية، والتوحد، وحالات أخرى.

من جهته، قال بريان بيريدج، وهو أحد الخبراء: "تستفيد هذه النماذج الجديدة من التطورات في التكنولوجيا التي تسمح لنا بنمذجة علم الأحياء البشري بطريقة تحدد المخاطر الحقيقية على صحة الإنسان، إنها تساعد أيضًا في تقليل اعتمادنا على الاختبارات على الحيوانات".