نورونها ممکن است تمامی توجهات را جلب کنند، اما بدون سلولهای گلیا هیچچیز نبودند. در حالی که سلولهای مغزی بار اصلی در سیستم عصبی را بر دوش دارند، این گلیا هستند که مواد مغذی را فراهم کرده، ضایعات را پاکسازی کرده و از نورونها در برابر آسیبها محافظت میکنند.
به گزارش بخش مغز و اعصاب رسانه اخبار پزشکی مدنا، دانشمندان مکانیزم جدیدی کشف کردهاند که به موجب آن این سلولهای پشتیبانیکننده مهم، آسیب به نورونها را شناسایی و واکنش نشان میدهند. این مطالعه شرح میدهد که چگونه دو پروتئین کلیدی به سلولهای گلیا این امکان را میدهند که بهطور فعال موهای مژکمانند که از دندریتهای کرمهای نمتد گسترش یافتهاند را نظارت کنند، بهطوریکه سلولهای گلیا قادر به پاسخدهی به آسیبها و جلوگیری از خسارات میشوند. این یافتهها ممکن است برای درمان بیماریهایی که بهخاطر مژکهای معیوب ایجاد میشوند، مانند بیماری کلیوی پلیکیستیک، مفید باشد.
شای شاهام، رئیس آزمایشگاه ژنتیک توسعهای دانشگاه راکفلر گفت: «توسعه مسیر تعامل گلیا با دندریتها هدف اصلی ما بود. سوال مهم بعدی این است که آیا میتوان این سلولها را برای درمان بیماریهای مرتبط با مژکها دستکاری کرد؟»
نورونها برای برقراری ارتباط به آکسونها و دندریتها وابستهاند؛ آکسونها پیامها را ارسال میکنند، در حالی که دندریتها این پیامها را دریافت میکنند، برخی از آنها با کمک مژکهایی که از نوک آنها گسترش یافتهاند. مژکها بوها، نور و دیگر محرکها را شناسایی میکنند. دانشمندان نحوه نگهداری شکل آکسونها توسط سلولهای گلیا را مطالعه کردهاند. اما مطالعات کمتری بر روی چگونگی حفاظت و نگهداری دندریتها و مژکهای حساس آنها توسط گلیا انجام شده است. با توجه به اینکه تغییرات ساختاری دندریتها با یادگیری و حافظه ارتباط دارند و مژکهای معیوب در کانون گروهی از اختلالات به نام “سیلیوپاتیها” قرار دارند، شاهام و همکارانش تصمیم گرفتند تا این خلأ اطلاعاتی حیاتی را پر کنند.
شاهام میگوید: «ما عملاً هیچ اطلاعاتی درباره تعاملات بین سلولهای گلیا و دندریتها نداشتیم، اما این تعاملات به همان اندازه که آکسونها مهم هستند، اهمیت دارند. شما نیاز به چیزی دارید که سیگنالها را دریافت کند.»
تیم تحقیقاتی تصمیم گرفتند تا گلیا، دندریتها و مژکها را در کرم نمتد C. elegans مطالعه کنند، یک موجود مدل که توسط پژوهشگران پایه به خاطر ژنتیک ساده و زیستشناسی بهخوبیشناختهشدهاش مورد احترام است. مزیت اضافی این انتخاب این بود که نمتدها مژکها را فقط در نوک دندریتهای خود دارند، که انجام تحقیقات مربوط به آنچه هنگام غیبت گلیا بر مژکهای دندریتی میآید، سادهتر میکند.
کاترین ورانداس، پژوهشگر پسادکترا در آزمایشگاه شاهام و نویسنده اصلی این مطالعه، میگوید: «C. elegans یک مدل قدرتمند است، زیرا میتوانیم از آن برای بررسی همه چیز از مولکولها تا رفتار استفاده کنیم. از طریق مطالعه نمتدها میتوانیم تعاملات خاص بین دندریتها و گلیا را رمزگشایی کنیم.»
برای این مطالعه، تیم تحقیقاتی از تکنولوژی CRISPR برای مهندسی نمتدهایی با مژکهای مختل یا پاسخهای تغییر یافته گلیا استفاده کرد، و سپس با استفاده از میکروسکوپی فلورسانس به بررسی عملکرد گلیا در حین فعالیت پرداختند. سپس، برای کشف نحوه واکنش گلیا به نمتدهای نرمال و نمتدهای با مژکهای ضعیف، از توالییابی RNA برای نظارت بر تغییرات بیان ژن و از میکروسکوپ الکترونی برای مشاهده تغییرات ساختاری استفاده کردند.
آنها دریافتند که سلولهای گلیا به آسیبهای وارد شده به مژکها با انباشت پروتئینهای اضافی ماتریکس خارج سلولی و تغییرات در بیان ژن پاسخ میدهند. بهطور خاص، آنها یک مسیر سیگنالدهی جدید شناسایی کردند که شامل پروتئین DGS-1، یک پروتئین نورونی، و پروتئین FIG-1، یک پروتئین گلیایی است. این دو پروتئین به نظر میرسد برای نظارت بر یکپارچگی مژکها حیاتی هستند جهش در هر یک از این پروتئینها حتی بدون آسیب به مژکها، واکنشهای گلیایی را تحریک میکند.
این یافتهها درک ما از عملکردهای گلیا را گسترش میدهند، با پتانسیلهایی که فراتر از نمتدها میروند. در واقع، شباهتهای ساختاری و عملکردی اندامهای حسی در گونههای مختلف نشان میدهند که مکانیزمهای مشابهی برای حفاظت از مژکها ممکن است در پستانداران وجود داشته باشد، جایی که نشان داده شده است که سلولهای گلیا با ساختارهای مشابه دندریتی تعامل دارند. این مطالعه میتواند بنابراین، زمینهسازی برای بررسی تعاملات گلیا-دندریت در میان گونههای مختلف باشد، با پتانسیلهایی برای درمان انسانها مبتلا به سیلیوپاتیها.
ورانداس میگوید: «ما امیدواریم که این مطالعات را به پستانداران منتقل کنیم. اندامهای حسی که شامل دندریتهای مزخرفشده با مژکها هستند و توسط گلیا احاطه شدهاند، در طول تکامل بسیار محافظت شدهاند و شباهتهای چشمگیری به یکدیگر دارند، که این امر جهتگیری جذابی برای تحقیقات آینده فراهم میآورد.»
