الكشف عن أسرار الأمراض التنكسية العصبية

لطالما عرف العلماء أن الاضطرابات العصبية التنكسية الوراثية، بما في ذلك مرض الزهايمر ومرض باركنسون ومرض العصبون الحركي، يمكن إرجاعها إلى طفرات جينية.

ومع ذلك، لا يزال سبب هذه الطفرات في الإصابة بهذه الأمراض غير معروف.

في مجلة Current Biology، كشف البروفيسور أندرياس بروكوب أن ما يسمى بـ"البروتينات الحركية" يمكن أن تقدم إجابات رئيسية في هذا المسعى.

يركز بحث فريق بروكوب على الألياف العصبية، أو ما يُعرف بالمحاور العصبية. المحاور العصبية هي كابلات بيولوجية دقيقة تنقل الرسائل بين الدماغ والجسم للتحكم في حركاتنا وسلوكنا.

ومن المثير للاهتمام أن المحاور العصبية تحتاج إلى البقاء حية وعاملة طوال حياتنا.

المحاور العصبية

لضمان بقائها على المدى الطويل، تحتوي المحاور العصبية على آليات خلوية معقدة.

وتعتمد هذه الآليات بشكل حاسم على نقل المواد من أجسام الخلايا العصبية البعيدة، وهو ما يتم بواسطة بروتينات حركية تسير على طول ألياف دقيقة تسمى الأنيبيبات الدقيقة.

إذا أدت الطفرات في جينات البروتينات الحركية إلى فقدان قدرتها على نقل الحمولة، فإن ذلك يُسبب تلف المحاور العصبية، ويمكن إرجاع العديد من الأمراض التنكسية العصبية الوراثية إلى هذه الطفرات.

ومع ذلك، هناك نوع آخر من الطفرات المرتبطة أيضاً بالتنكس العصبي، يُسبب فرط تنشيط البروتينات الحركية، ما يعني أن هذه البروتينات تكون نشطة باستمرار وغير قادرة على التوقف.

"حتى الآن، كان من الصعب تفسير سبب قدرة كل من الطفرات المعطلة والمفرطة النشاط على التسبب في أشكال متشابهة للغاية من التنكس العصبي"، كما قال البروفيسور بروكوب.

وأضاف: "للعثور على إجابات، نستخدم ذباب الفاكهة، حيث يكون البحث سريعًا وفعالًا من حيث التكلفة، وحيث توجد العديد من الجينات البشرية ذات الصلة التي لها نظائر قريبة وتؤدي وظائف مماثلة في الخلايا العصبية، بالاستفادة من هذه المزايا، تمكنا من إظهار أن الطفرات المعطلة وكذلك الطفرات المفرطة التنشيط تسبب اعتلالًا مشابهًا جدًا في المحاور العصبية: تتحلل حزم الأنابيب الدقيقة المستقيمة إلى مناطق من التفاف الأنابيب الدقيقة غير المنتظم، على غرار المعكرونة الجافة مقابل المعكرونة المسلوقة".

كشفت المزيد من التحقيقات أن الطفرات المفرطة التنشيط والطفرات المعيقة تعمل من خلال آليتين مختلفتين تتلاقيان في النهاية لتحفيز هذا الالتفاف.

حتى في الظروف الطبيعية، يُحدث نقل الشحنات عبر الأنابيب الدقيقة ضررًا، كما تُحدث السيارات حفرًا في الطرق، وهذا يتطلب آليات صيانة لإصلاح الأنابيب الدقيقة واستبدالها.

يختل التوازن بين الضرر والإصلاح إذا فُعِّلت البروتينات الحركية بشكل مفرط أو إذا فشلت آليات الصيانة، وكلاهما يؤدي إلى التفاف الأنابيب الدقيقة كعلامة على تدهور المحور العصبي.

قال بروكوب: "في هذا السيناريو، يمكن افتراض أن الطفرات المُعطِّلة تُسبب انحناءً أقل للأنابيب الدقيقة نظرًا لانخفاض حركة النقل الضارة. ومع ذلك، فإن انخفاض حركة النقل يُقلل من إمداد الجهاز المحوري، مما يُؤدي إلى حالة تُعرف بالإجهاد التأكسدي، وقد أظهرنا أن الإجهاد التأكسدي يُؤثر على صيانة الأنابيب الدقيقة، وبالتالي يُؤدي إلى نفس نوع انحناء الأنابيب الدقيقة الذي يُلاحظ عند فرط تنشيط المحرك".

وأضاف: "تشير هذه النتائج إلى وجود علاقة دائرية أطلقنا عليها اسم (دورة الاعتماد على استتباب المحور العصبي)، مقترحين أن صيانة المحور العصبي تتطلب آلية نقل تعتمد على الأنابيب الدقيقة والبروتينات الحركية، والتي تعتمد بدورها على هذا النقل".

أي طفرات جينية تؤثر على آليات المحاور العصبية بطرق تُسبب الإجهاد التأكسدي، أو تُخل بالتوازن بين تلف الأنيبيبات الدقيقة وإصلاحها، يُمكن أن تُكسر هذه الحلقة، وهذا يُفسر لغزًا مُستعصيًا في هذا المجال: لماذا يُمكن أن تُسبب الطفرات في مجموعة واسعة من الجينات المرتبطة بوظائف خلوية مُختلفة تمامًا، تقريبًا أي فئة من الأمراض التنكسية العصبية.

وتابع بروكوب: "يدعم العمل الموازي الذي تقوم به مجموعتي بقوة نموذج دورة الاعتماد، والأهم من ذلك، بما أن التركيب الجيني الأساسي لذباب الفاكهة والبشر متشابه بشكل مدهش، فمن المرجح جدًا أن تتكرر نتائجنا في البشر - وهناك بالفعل مؤشرات جيدة".