آلية جديدة تحمي الخلايا العصبية من التلف

بينما تقوم خلايا المخ بالعمل الشاق في الجهاز العصبي، فإن الخلايا الدبقية هي التي توفر العناصر الغذائية، وتنظف الفضلات، وتحمي الخلايا العصبية من الأذى.

الآن، اكتشف العلماء آلية جديدة يمكن من خلالها لهذه العناصر الداعمة الحاسمة اكتشاف تلف الخلايا العصبية والاستجابة له.

وتصف الدراسة، التي نُشرت في مجلة Nature Communications، كيف يسمح بروتينان رئيسيان للخلايا الدبقية بمراقبة الأهداب الشبيهة بالشعر والتي تمتد خارج شجيرات الديدان الخيطية، بحيث يمكن للخلايا الدبقية الاستجابة للإصابات ومنع الضرر.

قد يكون لهذه النتائج آثار على علاج الأمراض الناجمة عن الأهداب المعيبة، مثل مرض الكلى المتعدد الكيسات.

يقول شاي شاهام، رئيس مختبر علم الوراثة التنموية في روكفلر: "كان هدفنا الرئيسي هو توضيح المسار الذي تتفاعل به الخلايا الدبقية مع التغصنات العصبية، والسؤال المهم التالي هو ما إذا كان من الممكن التلاعب بهذه الخلايا لعلاج الأمراض المرتبطة بالأهداب".

منطقة مجهولة

تعتمد الخلايا العصبية على المحاور العصبية والتغصنات العصبية للتواصل؛ حيث ترسل المحاور العصبية الرسائل إلى الخارج، في حين تتلقى التغصنات العصبية الرسائل الواردة، بعضها بمساعدة الأهداب الممتدة من أطرافها.

تكتشف الأهداب الروائح والضوء والمحفزات الأخرى.

درس العلماء كيف تحافظ الخلايا الدبقية على شكل المحاور العصبية، لكن دراسات قليلة نسبيا بحثت في كيفية حماية الخلايا الدبقية والحفاظ على التشعبات العصبية وأهدابها الدقيقة.

ومع العلم أن تغيرات بنية التشعبات العصبية ترتبط بالتعلم والذاكرة، وأن الأهداب غير الوظيفية هي في قلب عائلة من الاضطرابات المعروفة باسم اعتلالات الأهداب، شرع شاهام وزملاؤه في سد هذه الفجوة المعرفية الحاسمة.

يقول شاهام: "لم نكن نعرف أي شيء عن التفاعلات بين الخلايا الدبقية والتغصنات العصبية، ولكنها مهمة بقدر أهمية المحاور العصبية. فأنت تحتاج إلى شيء لاستقبال الإشارات أيضًا".

وقد اختار الفريق دراسة الخلايا الدبقية والشجيرات والأهداب في الديدان الخيطية C. elegans، وهو كائن حي نموذجي يعتز به الباحثون الأساسيون لبساطة علم الوراثة وعلم الأحياء المدروس جيدًا.

كانت الميزة الإضافية هنا هي أن الديدان الخيطية لها أهداب فقط على أطراف شجيراتها، مما يبسط مهمة تحديد ما يحدث للأهداب الشجرية عندما تتوقف الخلايا الدبقية عن العمل.

وقالت كاثرين فارانداس، المؤلفة الرئيسية للدراسة: "إن الديدان الأسطوانية نموذج قوي، لأننا نستطيع استخدامه لاستكشاف كل شيء من الجزيئات إلى السلوك، ومن خلال دراسة الديدان الخيطية، يمكننا فك رموز تفاعلات محددة للغاية بين الخلايا الشجرية والدبقية".

بالنسبة للدراسة، استخدم الفريق تقنية كريسبر لتصميم الديدان الخيطية ذات الأهداب المعطلة أو الاستجابات الدبقية المتغيرة، ثم تتبعوا الخلايا الدبقية أثناء عملها باستخدام المجهر الفلوري، ثم لمعرفة كيفية استجابة الخلايا الدبقية للديدان الخيطية الطبيعية والأهداب المتوقفة، استخدموا تسلسل الحمض النووي الريبي لمراقبة تغييرات التعبير الجيني والمجهر الإلكتروني لمراقبة التغيرات البنيوية.

وجد الباحثون أن الخلايا الدبقية تستجيب للأهداب التالفة من خلال تراكم بروتينات المصفوفة خارج الخلية الزائدة وتغيير التعبير الجيني.

وعلى وجه التحديد، اكتشفوا مسارًا جديدًا للإشارة يتضمن DGS-1، وهو بروتين عصبي، وFIG-1، وهو بروتين دبقي.

يبدو أن هذين البروتينين مهمان لمراقبة سلامة الأهداب - حيث تؤدي الطفرات في أي منهما إلى استجابات دبقية حتى بدون تلف الأهداب.

إن النتائج التي توصلنا إليها توسع فهمنا لوظائف الخلايا الدبقية، مع تداعيات محتملة تمتد إلى ما هو أبعد من الديدان الخيطية.

والواقع أن التشابهات البنيوية والوظيفية للأعضاء الحسية عبر الأنواع تشير إلى أن آليات مماثلة للحفاظ على سلامة الأهداب قد توجد في الثدييات، حيث ثبت أن الخلايا الدبقية تتفاعل مع هياكل شجيرية مماثلة، وبالتالي فإن الدراسة الحالية قد تضع الأساس لاستكشاف تفاعلات الخلايا الدبقية والشجيرية عبر الأنواع، مع تداعيات محتملة على البشر الذين يعانون من أمراض الأهداب.

وقالت فارانداس: "نأمل أن ننقل هذه الدراسات إلى الثدييات في المرحلة التالية، فالأعضاء الحسية، التي تشمل شجيرات مزينة بالأهداب محاطة بالخلايا الدبقية، محفوظة بشكل كبير عبر التطور وتشترك في أوجه تشابه مذهلة مع بعضها البعض، مما يوفر اتجاهًا رائعًا للأبحاث المستقبلية".