کشف نوع جدیدی از سلول علوم اعصاب را متزلزل می کند

6 سپتامبر 2023 -توسط دانشگاه لوزان-اعتبار: دامنه عمومی

یک تیم تحقیقاتی از دانشگاه لوزان (UNIL) و مرکز Wyss، نوع جدیدی از سلول های ضروری برای عملکرد مغز را کشف کرده اند. ترکیبی از نظر ترکیب و عملکرد، در بین دو نوع سلول مغزی که تاکنون شناخته شده‌اند – سلول‌های عصبی و سلول‌های گلیال – این سلول‌های مرتبه جدیدی در چندین منطقه مغز در موش و انسان وجود دارند.

مطالعه منتشر شده در ژورنال نیچر نشان می دهد که این سلول ها توانایی به خاطر سپردن، کنترل مغز حرکات و مقابله با شورش حملات صرع را تقویت می کنند.

علوم اعصاب در حال طی یک تحول بزرگ است. دو خانواده اصلی سلول‌هایی که مغز را تشکیل می‌دهند، سلول‌های عصبی و سلول‌های گلیال، مخفیانه یک سلول ترکیبی را در نیمه راه بین این دو دسته پنهان کردند. تا زمانی که علم اعصاب وجود داشته است، مشخص شده است که مغز عمدتاً به لطف نورون‌ها و توانایی آن‌ها در بسط سریع و انتقال اطلاعات از طریق شبکه‌هایشان کار می‌کند.

برای حمایت از آنها در این کار، سلول های گلیال مجموعه ای از عملکردهای ساختاری، انرژی و ایمنی را انجام می دهند و همچنین ثابت های فیزیولوژیکی را تثبیت می کنند. برخی از این سلول‌های گلیال، به نام آستروسیت‌ها، سیناپس‌ها را محاصره می‌کنند، نقاط تماسی که در آن انتقال‌دهنده‌های عصبی برای انتقال اطلاعات بین نورون‌ها آزاد می‌شوند.

به همین دلیل است که دانشمندان علوم اعصاب مدت‌ها پیشنهاد کرده‌اند که آستروسیت‌ها ممکن است نقش فعالی در انتقال سیناپسی داشته باشند و در پردازش اطلاعات شرکت کنند. با این حال، مطالعات انجام شده تا به امروز برای نشان دادن این موضوع از نتایج متناقضی رنج می برد و هنوز به یک اجماع علمی قطعی نرسیده است.

دانشمندان علوم اعصاب از گروه علوم اعصاب پایه دانشکده زیست شناسی و پزشکی دانشگاه UNIL و مرکز مهندسی زیستی و اعصاب Wyss در ژنو با شناسایی یک نوع سلول جدید با ویژگی‌های یک آستروسیت و بیان ماشین‌های مولکولی لازم برای انتقال سیناپسی پایانی بر سال ها بحث و جدل انجام دادند.

کلید پازل

محققان برای تایید یا رد این فرضیه که آستروسیت ها، مانند نورون ها، قادر به انتشار انتقال دهنده های عصبی هستند، ابتدا محتوای مولکولی آستروسیت ها را با استفاده از رویکردهای زیست شناسی مولکولی مدرن مورد بررسی قرار دادند. هدف آنها یافتن آثاری از سیستمهای لازم برای ترشح سریع گلوتامات، انتقال دهنده عصبی اصلی مورد استفاده توسط نورون ها بود.

از مطالعه نقل می شود که :

دقتی که توسط روش‌های ترانس کریپتومیکس تک سلولی امکان‌پذیر است، ما را قادر می‌سازد تا حضور در سلول‌هایی با مشخصات آستروسیتی رونوشت‌های پروتئین‌های وزیکولی، VGLUT، که مسئول پر کردن وزیکول‌های عصبی مخصوص آزادسازی گلوتامات هستند را نشان دهیم. این رونوشت‌ها در سلول‌های موش یافت شدند. و ظاهراً در سلول‌های انسانی حفظ می‌شوند. ما همچنین پروتئین‌های تخصصی دیگری را در این سلول‌ها شناسایی کردیم که برای عملکرد وزیکول‌های گلوتاماترژیک و ظرفیت آنها برای برقراری ارتباط سریع با سلول‌های دیگر ضروری هستند.”

سلول های عملکردی جدید

در مرحله بعد، دانشمندان علوم اعصاب تلاش کردند تا دریابند که آیا این سلول های ترکیبی عملکردی دارند، یعنی می توانند در واقع گلوتامات را با سرعتی قابل مقایسه با انتقال سیناپسی آزاد کنند. برای انجام این کار، تیم تحقیقاتی از یک تکنیک تصویربرداری پیشرفته استفاده کردند که می‌تواند گلوتامات آزاد شده توسط وزیکول‌ها در بافت‌های مغز و موش‌های زنده را تجسم کند.

آندریا ولترا، استاد افتخاری UNIL و استاد مدعو در مرکز Wyss، یکی از مدیران، می‌گوید: «ما زیرگروهی از آستروسیت‌ها را شناسایی کرده‌ایم که به تحریکات انتخابی با آزادسازی سریع گلوتامات پاسخ می‌دهند، که در مناطق محدود فضایی این سلول‌ها که یادآور سیناپس‌ها هستند رخ می‌دهد. علاوه بر این، این آزادسازی گلوتامات بر انتقال سیناپسی تأثیر می گذارد و مدارهای عصبی را تنظیم می کند. تیم تحقیقاتی توانست این را با سرکوب بیان VGLUT توسط سلول های هیبریدی نشان دهد.

روبرتا د سلیا، نویسنده اول این مطالعه و محقق ارشد UNIL می گوید: “آنها سلول هایی هستند که فعالیت نورون ها را تعدیل می کنند، سطح ارتباط و تحریک نورون ها را کنترل می کنند.” و بدون این ماشین عملکردی، این مطالعه نشان می‌دهد که تقویت طولانی‌مدت، یک فرآیند عصبی درگیر در مکانیسم‌های به خاطر سپردن، مختل شده و حافظه موش‌ها تحت تأثیر قرار می‌گیرد.

ارتباط با آسیب شناسی مغز

پیامدهای این کشف به اختلالات مغزی نیز کشیده می شود. با ایجاد اختلال در آستروسیت‌های گلوتاماترژیک، تیم تحقیقاتی اثراتی را بر تقویت حافظه نشان دادند، اما همچنین ارتباط با آسیب‌شناسی‌هایی مانند صرع را مشاهده کردند که تشدید تشنج‌ها بود. در نهایت، این مطالعه نشان می‌دهد که آستروسیت‌های گلوتاماترژیک همچنین در تنظیم مدارهای مغزی درگیر در کنترل حرکت نقش دارند و می‌توانند اهداف درمانی برای بیماری پارکینسون ارائه دهند.

در بین نورون ها و آستروسیت ها، ما اکنون نوع جدیدی از سلول را در دست داریم. کشف آن چشم اندازهای تحقیقاتی عظیمی را باز می کند. مطالعات بعدی ما این سلول ها را بررسی خواهد کرد.نقش محافظتی بالقوه این نوع سلول در برابر اختلال حافظه در بیماری آلزایمر، و همچنین نقش آن در سایر مناطق و آسیب شناسی غیر از مواردی که در اینجا بررسی شده است.