هل يؤدي اختلال توازن الكوليسترول إلى الإصابة بمرض الزهايمر؟

يظل البحث عن إجابات لمرض الزهايمر وغيره من الاضطرابات العصبية التنكسية أحد الأهداف الأكثر إلحاحًا في أبحاث المخ.

يعتقد ماسيج جيه ​​ستافيكوفسكي، أستاذ مساعد في الكيمياء والكيمياء الحيوية في كلية تشارلز إي شميدت للعلوم بجامعة فلوريدا أتلانتيك، أن المفتاح قد يكمن في فهم كيفية تحرك الكوليسترول والدهون الأخرى عبر الخلايا وتأثيرها على اتصالاتها.

الدهون والزهايمر

وبحسب موقع ميديكال إكسبريس، قال ستافيكوفسكي، عضو معهد ستايلز نيكلسون لأمراض الدماغ التابع لجامعة فلوريدا أتلانتيك: "من المعروف أن الدهون مرتبطة بمرض الزهايمر، فقد يؤدي اختلال التوازن الدهني إلى تكوين لويحات أميلويد - وهي كتل بروتينية كبيرة الحجم تعطل وظائف الخلايا، وهي السمة المميزة لمرض الزهايمر".

وقد ركز فريقه، الذي يضم الدكتور تشي تشانج، الأستاذ المشارك في قسم الكيمياء والكيمياء الحيوية في جامعة فلوريدا أتلانتيك وعضو معهد ستايلز نيكلسون للدماغ في الجامعة، على تطوير أدوات متقدمة للتحقيق في العلاقة بين الدهون ووظيفة الخلية.

الكوليسترول

الكوليسترول هو عنصر أساسي في الأغشية الخلوية، حيث يعمل على تمكين إنتاج الهرمونات واستقرار الأغشية والإشارات.

ومع ذلك، فإن الاضطرابات في حركة الكوليسترول بين حجرات الخلايا قد تلعب دورًا في مرض الزهايمر وأمراض التنكس العصبي الأخرى.

لدراسة هذا، طور ستافيكوفسكي وفريقه مجسات فلورية جديدة للكوليسترول (CNDs) مصممة لتتبع الكوليسترول داخل الأغشية الخلوية.

أظهرت دراسة جديدة نُشرت في مجلة Scientific Reports كيف يمكن لمجسات CND أن تساعد في تصور الكوليسترول في الخلايا الحية، ومن خلال الجمع بين المحاكاة الحاسوبية وتصوير الخلايا الحية، اكتشف الباحثون كيف تؤثر تصميمات المجسات المختلفة على سلوك مجسات الكوليسترول.

قد تعمل هذه المجسات المبتكرة على تعزيز فهمنا لكيفية مساهمة اختلال توازن الكوليسترول في مرض الزهايمر وغيره من الاضطرابات العصبية التنكسية. ومن خلال فهم دور الكوليسترول في تكوين اللويحات النشوية والإشارات الخلوية، يمكن للباحثين تطوير عقاقير لتعديل نشاط الدهون، مما قد يؤدي إلى علاجات جديدة أو استراتيجيات وقائية.

وقال ستافيكوفسكي، المؤلف الرئيسي للدراسة: "بفضل هذه المجسات، يمكننا الآن تصور حركة الكوليسترول وتوزيعه في الخلايا الحية بتفاصيل غير مسبوقة".

تم تصميم مجسات CND باستخدام سقالة 1،8-naphthalimide (ND)، والتي تشتهر بخصائصها الفلورية الفريدة، بما في ذلك تحولات Stokes الكبيرة والحساسية للتغيرات البيئية.

يسمح هذا التصميم الجديد بالتخصيص المعياري، مما يمكن الباحثين من تصميم المجسات بمجموعات رأسية مختلفة وروابط لتلبية متطلبات تجريبية محددة.

تظهر النتائج أن تعديل مجموعات الرأس أو الروابط يمكن أن يعزز حساسية المجسات وقدرتها على الاستهداف.

تصنف هذه المجسات إلى ثلاثة أنواع مميزة. تميل المجسات المحايدة إلى التجمع بسهولة، لكن امتصاصها الخلوي محدود.

من ناحية أخرى، تُظهر المجسات المشحونة قابلية ذوبان محسنة وتفاعل أفضل مع الأغشية الخلوية. تعمل المجسات التي تحتوي على مجموعات هيدروكسيل على تعزيز الروابط الهيدروجينية وتفاعلات الدهون، مما يجعلها فعالة بشكل خاص لدراسة سلوك الأغشية.

بالإضافة إلى ذلك، فإن بعض المتغيرات من مجسات CND حساسة لدرجة الحموضة، مما يسمح للباحثين بتتبع حركة الكوليسترول في العضيات ذات الحموضة المتفاوتة، مثل الليزوزومات وقطرات الدهون. وبالمقارنة بمجسات الكوليسترول التقليدية، توفر هذه الأدوات خصائص فلورية متفوقة وتتبعًا أكثر دقة لديناميكيات الكوليسترول، مما يوفر رؤى أعمق للعمليات الخلوية.

وقال ستافيكوفسكي: "الكوليسترول ضروري لوظائف المخ، ولكن اختلال تنظيمه قد يكون عاملًا رئيسيًا في تطور المرض، وتوفر أدواتنا الجديدة نافذة على كيفية تأثير الكوليسترول على العمليات الخلوية وقد تساعد في تحديد الأهداف العلاجية لحالات مثل الزهايمر".

تقدم مجسات الكوليسترول الفلورية التي ابتكرها فريق البحث تطبيقات تتجاوز مرض الزهايمر، مع استخدامات محتملة في علم الأحياء الغشائي وديناميكيات الدهون وتوصيل الأدوية.

ومن خلال الجمع بين التقنيات التجريبية والمحاكاة الحاسوبية، وضع فريق FAU الأساس لتطوير مجسات كولسترول فلورية أفضل يمكن استخدامها لدراسة مجموعة واسعة من الاضطرابات المرتبطة بالدهون.

تُعد هذه المجسات أدوات متعددة الاستخدامات يمكن تصميمها لتلبية احتياجات بحثية متنوعة، مما يمثل خطوة كبيرة إلى الأمام في فهم دور الكوليسترول في صحة الخلايا والأمراض.