اكتشاف آلية للحفاظ على طاقة الدماغ قد تفيد صحته في أواخر العمر
تم التعرف على آلية رئيسية تكشف متى يحتاج الدماغ إلى دفعة إضافية من الطاقة لدعم نشاطه في دراسة أجريت على الفئران والخلايا بقيادة علماء من جامعة لندن.
يقول العلماء إن النتائج التي توصلوا إليها، والتي نشرت في مجلة Nature، قد تساعد في تطوير علاجات جديدة للحفاظ على صحة الدماغ وطول العمر، حيث وجدت دراسات أخرى أن عملية التمثيل الغذائي للطاقة في الدماغ يمكن أن تتعطل في وقت متأخر من الحياة وتساهم في التدهور المعرفي وتطور الأمراض العصبية التنكسية، وفق ما نشره موقع ميديكال إكسبريس.
خلايا عصبية
قال المؤلف الرئيسي البروفيسور ألكسندر جورين: "تتكون أدمغتنا من مليارات الخلايا العصبية، التي تعمل معًا لتنسيق العديد من الوظائف وأداء مهام معقدة مثل التحكم في الحركة والتعلم وتكوين الذكريات، كل هذه العمليات الحسابية تتطلب طاقة كبيرة وتتطلب إمدادًا مستمرًا من العناصر الغذائية والأكسجين".
وأضاف: "عندما يكون دماغنا أكثر نشاطًا، كما هو الحال عندما نؤدي مهمة شاقة عقليًا، يحتاج دماغنا إلى دفعة فورية من الطاقة، ولكن الآليات الدقيقة التي تضمن إمداد مناطق الدماغ النشطة بالطاقة الأيضية محليًا عند الطلب ليست مفهومة تمامًا".
أظهرت الأبحاث السابقة أن العديد من خلايا المخ التي تسمى الخلايا النجمية تلعب دورًا في تزويد الخلايا العصبية في المخ بالطاقة التي تحتاجها.
الخلايا النجمية، التي تتخذ شكل النجوم، هي نوع من الخلايا الدبقية، وهي خلايا غير عصبية توجد في الجهاز العصبي المركزي.
عندما تحتاج الخلايا العصبية المجاورة إلى زيادة في إمدادها بالطاقة، تتدخل الخلايا النجمية بسرعة من خلال تنشيط مخازن الجلوكوز الخاصة بها واستقلابها، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج وإطلاق اللاكتات.
يكمل اللاكتات مجموعة الطاقة المتاحة بسهولة لاستخدامها بواسطة الخلايا العصبية في الدماغ.
وأوضح البروفيسور جورين: "في دراستنا، اكتشفنا بالضبط كيف تتمكن الخلايا النجمية من مراقبة استخدام الطاقة بواسطة الخلايا العصبية المجاورة لها، وبدء هذه العملية التي توفر طاقة كيميائية إضافية لمناطق الدماغ المزدحمة".
وفي سلسلة من التجارب التي أجريت باستخدام نماذج الفئران وعينات الخلايا، حدد الباحثون مجموعة من المستقبلات المحددة في الخلايا النجمية التي يمكنها اكتشاف ومراقبة النشاط العصبي، وتحفيز مسار الإشارات الذي يتضمن جزيئًا أساسيًا يسمى الأدينوزين.
ووجد الباحثون أن مسار الإشارات الأيضية الذي ينشطه الأدينوزين في الخلايا النجمية هو نفس المسار الذي يجند مخازن الطاقة في العضلات والكبد، على سبيل المثال، عندما نمارس الرياضة.
يقوم الأدينوزين بتنشيط عملية التمثيل الغذائي للجلوكوز في الخلايا النجمية وتزويد الخلايا العصبية بالطاقة لضمان استمرار الوظيفة المشبكية (الناقلات العصبية التي تنقل إشارات الاتصال بين الخلايا) بوتيرة سريعة في ظل ظروف الطلب العالي على الطاقة أو انخفاض إمدادات الطاقة.
ووجد الباحثون أنه عندما قاموا بتعطيل مستقبلات الخلايا النجمية الرئيسية في الفئران، كان نشاط دماغ الحيوان أقل فعالية، بما في ذلك ضعف كبير في عملية التمثيل الغذائي للدماغ والذاكرة واضطراب النوم، وبالتالي إظهار أن مسار الإشارة الذي حددوه حيوي لعمليات مثل التعلم والذاكرة والنوم.
وقال المؤلف الأول والمشارك في الدراسة الدكتور شفيق ثيبارامبيل، الذي بدأ الدراسة في جامعة لندن قبل الانتقال إلى جامعة لانكستر: "إن تحديد هذه الآلية قد يكون له آثار أوسع لأنها قد تكون وسيلة لعلاج أمراض الدماغ حيث يتم تقليل تنظيم طاقة الدماغ، مثل التنكس العصبي والخرف".
وأضاف البروفيسور جورين: "نحن نعلم أن توازن طاقة الدماغ يضعف تدريجيًا مع التقدم في السن، وتتسارع هذه العملية أثناء تطور الأمراض العصبية التنكسية مثل مرض الزهايمر، وتحدد دراستنا هدفًا جذابًا يمكن علاجه بسهولة وفرصة علاجية لإنقاذ طاقة الدماغ بغرض حماية وظائف المخ والحفاظ على الصحة الإدراكية وتعزيز طول عمر الدماغ".
