اكتشاف شبكة جديدة في الدماغ قد تساهم في الإصابة بمرض الزهايمر

تتواصل الخلايا العصبية في الدماغ مع بعضها البعض عبر المشابك العصبية، وهي نقاط اتصال تسمح بمرور الإشارات الكهربائية والكيميائية.

في الخلايا غير العصبية، وُجد أن الاتصالات المباشرة بين الخلايا تحدث بمساعدة هياكل الأنابيب النانوية.

وعلى وجه الخصوص، أظهرت الأنابيب النانوية النفقية (TNT) تبادلًا للمواد في بعض أنواع الخلايا.

وقد وُثِّقت هذه الأنابيب النانوية النفقية في الخلايا العصبية المنفصلة في الدماغ، ولكن وجودها ووظيفتها في الخلايا العصبية الناضجة لم يكن واضحًا.

الآن، حدّدت مجموعة من العلماء نوعًا جديدًا من الأنابيب النانوية يبدو أنه يعمل كجسر، ينقل المواد بين التغصنات - وهي نتوءات متفرعة على الخلايا العصبية.

الأنابيب النانوية التغصنية

تصف الدراسة، المنشورة في مجلة ساينس ، ما يُطلق عليه الفريق "الأنابيب النانوية التغصنية" (DNTs) وعلاقتها المحتملة بتراكم ببتيد أميلويد بيتا (Aβ)، الذي يُلاحظ في مرض الزهايمر.

تم تحديد الشبكات النانوية ذات السلاسل الطويلة (DNTs) لأول مرة في أنسجة دماغ الفئران والبشر باستخدام المجهر فائق الدقة (dSRRF) والمجهر الإلكتروني.

وشوهدت الشبكات النانوية ذات السلاسل الطويلة الغنية بالأكتين وهي تربط التغصنات في قشرة دماغ الفئران والبشر.

ولتمييزها عن البنى التغصنية الأخرى، استخدم الفريق التصوير المتخصص والتحليل القائم على التعلم الآلي .

أكد تصنيف قائم على التعلم الآلي أن شكلها يختلف عن شكل البنى المشبكية. في الخلايا العصبية المزروعة ، لاحظنا تشكل هذه الأنابيب النانوية ديناميكيًا، وأكدنا أنها تمتلك بنية داخلية مميزة، مما يميزها عن الامتدادات العصبية الأخرى، وفقًا لما كتبه مؤلفو الدراسة.

تميّزت هذه الأنابيب النانوية أيضًا بسلوك مختلف عن أنابيب TNTs المعروفة. لم تُظهر أنابيب DNTs سلوك النفق الذي تستخدمه أنابيب TNTs لنقل المواد، بل كانت أطرافها مغلقة، ما أكسبها اسمًا مختلفًا بعض الشيء.

ومع ذلك، نقلت أنابيب DNTs موادًا، مثل أيونات الكالسيوم والجزيئات الصغيرة.

أراد الباحثون تحديد ما إذا كانت هذه الأنابيب النانوية قادرة على نقل بروتين بيتا أميلويد لتقييم قدرتها على المساهمة في ظهور مرض الزهايمر أو تطوره.

للقيام بذلك، أدخلوا أميلويد بيتا في خلية عصبية في إحدى شرائح دماغ فأر، ووجدوا أن أنابيب DNTs تنشر ببتيدات بيتا أميلويد إلى الخلايا العصبية المحيطة. وللتأكد من أن أنابيب DNTs مسؤولة عن الانتشار، قاموا بعد ذلك بتثبيط تكوين الأنابيب النانوية، مما قلل من انتشار أميلويد بيتا.

أجرى الفريق نماذج حاسوبية لتقييم تأثير نقل الأميلويد-بيتا . ووجدوا أن كثافة DNT تزداد قبل تكوّن لويحات الأميلويد في فئران نموذج الزهايمر، مما يشير إلى دورها في المراحل المبكرة من المرض.

«وجدنا أن شبكة الأنابيب النانوية شهدت تغيرًا ملحوظًا في مرحلة مبكرة من المرض، حتى قبل تكوّن لويحات الأميلويد، وهي سمة مميزة لمرض الزهايمر. وقد دعم نموذجنا الحسابي هذه النتائج، متوقعًا أن فرط النشاط في شبكة الأنابيب النانوية قد يُسرّع التراكم السام للأميلويد في خلايا عصبية محددة، مما يُوفر رابطًا ميكانيكيًا بين تغيرات الأنابيب النانوية وتطور مرض الزهايمر»، كما أوضح الباحثون.

مع ذلك، لا يزال الكثير مجهولاً حول هذه الهياكل المكتشفة حديثاً. يمكن أن تساعد الأبحاث المستقبلية في تحديد الأدوار الأخرى التي قد تلعبها في وظائف الدماغ وأمراضه.

يقدم هذا العمل رؤى جديدة قيّمة حول كيفية انتشار مرض الزهايمر على المستوى الخلوي، مما يفتح آفاقاً للتدخل المبكر عند فهمه بشكل أفضل.