هل تدعم الميتوكوندريا الاستجابة المناعية لإصابات الجهاز العصبي المركزي؟

اكتشف علماء الطب بجامعة نورث وسترن أن الميتوكوندريا ليست ضرورية لتكاثر الخلايا المناعية المتخصصة في الجهاز العصبي المركزي، ولكنها تساعد تلك الخلايا على الاستجابة لإصابات إزالة الميالين.

جاء ذلك وفقًا لدراسة نشرت في مجلة Nature Metabolism.

وقال نافديب شاندل، وديفيد دبليو كوجيل، وكبار مؤلف الدراسة: "نحن نعلم أن الخلايا الدبقية الصغيرة مرتبطة بالعديد من الأمراض العصبية، بما في ذلك انخفاض الإدراك أثناء الشيخوخة الطبيعية ومرض الزهايمر، ويعتقد الناس أن الميتوكوندريا مرتبطة بكل هذه الأمراض، لذلك، تساءلنا عما إذا كانت الميتوكوندريا والخلايا الدبقية الصغيرة تلعب دورًا بأي شكل من الأشكال"..

الخلايا الدبقية الصغيرة

الخلايا الدبقية الصغيرة هي خلايا مناعية مقيمة في الأنسجة تدعم نمو الدماغ وصيانته بشكل سليم.

من المعروف أن خلل الخلايا الدبقية الصغيرة يساهم في الإصابة بمرض الزهايمر، مما يشير إلى أن وظيفة الخلايا الدبقية الصغيرة قد تكون هدفًا علاجيًا محتملًا لعلاج أمراض الجهاز العصبي المركزي.

تعمل الخلايا الدبقية الصغيرة أيضًا على تحفيز الاستجابات المناعية التي تعزز التعافي بعد الإصابة بإزالة الميالين في الجهاز العصبي المركزي.

تم أيضًا ربط وظيفة الخلايا الدبقية الصغيرة بوظيفة الميتوكوندريا، وتحديدًا سلسلة الميتوكوندريا التنفسية، وهو مركب بروتيني موجود داخل الغشاء الداخلي للميتوكوندريا والذي أظهر مختبر شاندل سابقًا أنه يدعم الاستجابات المناعية الأخرى. ومع ذلك، ما إذا كانت سلسلة الميتوكوندريا التنفسية ضرورية لوظيفة وانتشار الخلايا الدبقية الصغيرة، لا تزال مجهولة.

أظهر العمل السابق لمختبر شاندل، والذي نُشر في مجلة Nature، أن الخلايا السرطانية لن تتكاثر في غياب مركب الميتوكوندريا III، وهو أحد مجمعات البروتين الخمسة الموجودة في الغشاء الداخلي للميتوكوندريا والتي تخلق الطاقة، أو ATP، للخلية، وقد أثبت هذا أن خلل الميتوكوندريا يضعف نمو السرطان.

في الدراسة الحالية، قام الباحثون بحذف الوحدة الفرعية الثالثة من مجمع الميتوكوندريا Uqcrfs1 في الخلايا الدبقية الصغيرة لدى الفئران البالغة لتحديد ما إذا كانت سلسلة الجهاز التنفسي الدبقية ضرورية لبقاء الخلايا الدبقية الصغيرة وانتشارها، والمثير للدهشة أنهم وجدوا أنه لم يكن كذلك.

وقال شاندل: "ما وجدناه، لدهشتنا، هو أن الخلايا الدبقية الصغيرة في الفئران البالغة التي لا تحتوي على مركب الميتوكوندريا III، تتكاثر بشكل جيد، لذا، فهذا يشير إلى أن الخلايا الدبقية الصغيرة مختلفة تمامًا، وأنها غنية بالطاقة الحيوية ويمكنها العيش على تحلل السكر".

كشف التحليل السلوكي اللاحق عبر متاهة بارنز، وهو اختبار للتعلم المكاني والذاكرة، أن فقدان وظيفة السلسلة التنفسية للميتوكوندريا لم يكن كافيًا للحث على انخفاض التعلم المكاني والذاكرة لدى الفئران البالغة.

وقال شاندل: "إن الخلل الوظيفي في الميتوكوندريا ليس كافيا لإعطائك النمط الظاهري للشيخوخة، وربما تكون هذه واحدة من النتائج الأكثر إثارة للدهشة ولكنها مثيرة للاهتمام للدراسة".

بعد ذلك، استخدم الباحثون نماذج من الفئران لمرض الزهايمر العائلي (5xFAD) لدراسة ترسب لويحات أميلويد بيتا، يُعتقد أن لويحات أميلويد بيتا تعطل وظيفة الخلايا الطبيعية في الدماغ وتساهم في التدهور المعرفي في مرض الزهايمر.

من المثير للدهشة أن فريق Chandel Lab وجد انخفاضًا في ترسب لويحات أميلويد بيتا في الحصين، وزيادة في التفاعلات بين الخلايا الدبقية الصغيرة ولويحات أميلويد بيتا في الفئران التي تعاني من الخلايا الدبقية الصغيرة التي تعاني من نقص III في مركب الميتوكوندريا.

ومع ذلك، لم يلاحظوا أي تسارع في التدهور المعرفي لدى الفئران 5xFAD التي كانت تحتوي على الخلايا الدبقية الصغيرة التي تعاني من نقص مركب الميتوكوندريا III.

وقال تشاندل: "يشير هذا إلى أن سلسلة الجهاز التنفسي للميتوكوندريا في الخلايا الدبقية الصغيرة لم تكن مطلوبة للاستجابات الوقائية لترسب لوحة أميلويد بيتا".

ومع ذلك، فقد اكتشفوا أن وظيفة السلسلة التنفسية للميتوكوندريا الدبقية الصغيرة مطلوبة للتعافي بعد إصابة مزيلة للميالين، حفز العلماء إزالة الميالين في الفئران باستخدام طعام يحتوي على كوبريزون، وهو عامل خالب للنحاس يسبب أنماط إزالة الميالين ذات خصائص مشابهة لمرض التصلب المتعدد.

عندما تمت إزالة الكوبريزون، كانت الخلايا الدبقية الصغيرة حاسمة في إعادة تشكيل الميالين للمحاور العصبية في الجهاز العصبي المركزي لاستعادة وظيفة العصب الطبيعية.

وقال جوشوا ستولمان، وهو باحث مشارك في مختبر شاندل والمؤلف الرئيسي للدراسة: "إن هذا يضعف بشكل كبير إذا لم يكن لديك ميتوكوندريا وظيفية في الخلايا الدبقية الصغيرة الخاصة بك".

تشير النتائج إلى أن وظيفة السلسلة التنفسية للميتوكوندريا الدبقية الصغيرة مطلوبة من أجل استجابات الخلايا الدبقية الصغيرة المتميزة في الجهاز العصبي المركزي للبالغين، وفقًا للمؤلفين.