علوم القطيف مقالات علمية في شتى المجالات العلمية
Synapse Surprise: Two Sisters’ Misfortune Leads to Unsettling Parkinson’s Discovery
(NORTHWESTERN UNIVERSITY – بواسطة: جامعة نورث ويسترن بولاية الينوي)
ملخص المقالة:
يؤثر مرض باركنسون على 1% إلى 2% من السكان ويتميز برعشة الراحة والصلابة وبطء الحركة. وترجع هذه الأعراض الحركية إلى الفقد التدريجي للخلايا العصبية الدوبامينية في الدماغ المتوسط. وتتحدى دراسة جديدة رائدة في كلية الطب بجامعة نورث ويسترن الاعتقاد الشائع حول الأسباب التي تسبب مرض باركنسون، حيث تشير إلى أن الخلل الوظيفي في المشابك العصبية للخلايا العصبية يؤدي إلى عجز في الدوبامين ويسبق التنكس العصبي. وتفتح هذه النتائج طريقا جديدا للعلاج تستهدف فيه الأدوية المشابك العصبية قبل أن تتدهور الخلايا العصبية.
( المقالة )
أفاد العلماء أن الضرر يبدأ قبل وقت طويل من موت خلايا الدوبامين[1] العصبية.
- كيف أدى سوء حظ شقيقتين إلى الاكتشاف
- النتائج تفتح طريقا جديدا للعلاج
- تحتاج الأدوية إلى استهداف المشابك العصبية قبل أن تتدهور الخلايا العصبية
تتحدى دراسة جديدة رائدة في كلية الطب بجامعة نورث ويسترن الاعتقاد الشائع حول الأسباب التي تسبب مرض باركنسون.
ومن المقبول على نطاق واسع أن انحطاط الخلايا العصبية الدوبامينية هو الحدث الأول الذي يؤدي إلى مرض باركنسون. ومع ذلك، تشير الدراسة الجديدة إلى أن الخلل الوظيفي في المشابك العصبية للخلايا العصبية – وهي الفجوة الصغيرة التي يمكن للخلية العصبية من خلالها إرسال نبضات إلى خلية عصبية أخرى – يؤدي إلى عجز في الدوبامين ويسبق التنكس العصبي.
ويؤثر مرض باركنسون على 1% إلى 2% من السكان ويتميز برعشة الراحة، والصلابة، وبطء الحركة. وترجع هذه الأعراض الحركية إلى الفقد التدريجي للخلايا العصبية الدوبامينية في الدماغ المتوسط.
تحول في الاستراتيجيات العلاجية
قال العلماء إن النتائج، التي نشرت في 15 سبتمبر 2023 في مجلة الخلايا العصبية[2] (Neuron)، تفتح طريقا جديدا للعلاجات.
وقال المؤلف الرئيسي الدكتور ديمتري كرينك، رئيس قسم طب الأعصاب في كلية “فاينبرغ” للطب بجامعة نورث ويسترن ومدير مركز “سيمبسون كويري” لعلم الوراثة العصبية: “لقد أظهرنا أن نقاط الاشتباك العصبي الدوبامينية تصبح مختلة وظيفيا قبل حدوث موت الخلايا العصبية”. وتابع: “بناءً على هذه النتائج، نفترض أن استهداف المشابك العصبية المختلة قبل أن تتدهور الخلايا العصبية قد يمثل استراتيجية علاجية أفضل”.
وبحثت الدراسة في الخلايا العصبية في الدماغ المتوسط المشتقة من المريض، وهو أمر بالغ الأهمية لأن خلايا الدوبامين العصبية في الفأر والبشر لها فسيولوجيا مختلفة والنتائج في الخلايا العصبية في الفأر غير قابلة للترجمة إلى البشر، كما هو موضح في بحث البروفيسور كرينك الذي نُشر مؤخرًا في مجلة “العلوم” (Science).
المشابك العصبية المختلة في مرض باركنسون الوراثي
وجد علماء جامعة نورث ويسترن أن نقاط الاشتباك العصبي الدوبامينية لا تعمل بشكل صحيح في الأشكال الجينية المختلفة لمرض باركنسون. ويعالج هذا العمل، إلى جانب دراسات أخرى أجراها مختبر البروفيسور كرينك مؤخرًا، إحدى الفجوات الرئيسية في هذا المجال: كيف تؤدي الجينات المختلفة المرتبطة بمرض باركنسون إلى انحطاط الخلايا العصبية الدوبامينية البشرية.
فهم إعادة تدوير الخلايا العصبية
تخيل عاملين في مصنع لإعادة تدوير الخلايا العصبية. إن مهمتهم هي إعادة تدوير الميتوكوندريا، منتجي الطاقة في الخلية، التي أصبحت قديمة جدًا أو مثقلة بالعمل. وإذا بقيت الميتوكوندريا المختلة في الخلية، فإنها يمكن أن تسبب خللًا خلويًا. وتسمى عملية إعادة تدوير أو إزالة هذه الميتوكوندريا القديمة بالميتوفاجي. والعاملان في عملية إعادة التدوير هذه هما الجينات “باركين” (Parkin) و”بينك 1″(PINK1). وفي الوضع الطبيعي، يقوم جين “بينك 1” بتنشيط جين “باركين” لتحريك الميتوكوندريا القديمة إلى المسار المراد إعادة تدويرها أو التخلص منها.
وقد ثبت جيدًا أن الأشخاص الذين يحملون طفرات في كلا نسختي جين “بينك 1” أو جين “باركين” يصابون بمرض باركنسون بسبب الميتوفاغي[3] (mitophagy) غير الفعال.
قصة شقيقتين
كان من سوء حظ شقيقتين أن وُلدتا بدون جين “بينك 1″، لأن والديهما كانا يفتقدان نسخة من الجين المهم. وهذا يعرض الأختين لخطر كبير للإصابة بمرض باركنسون، ولكن تم تشخيص أخت واحدة في سن 16 عامًا، بينما لم يتم تشخيص الأخرى حتى بلغت 48 عامًا.
وأدى سبب التباين إلى اكتشاف جديد مهم من قبل البروفيسور كرينك ومجموعته. وكانت الشقيقة التي تم تشخيص حالتها في عمر 16 عامًا تعاني أيضًا من فقدان جزئي لجين “باركين”، والذي، في حد ذاته، لا ينبغي أن يسبب مرض باركنسون.
“يجب أن يكون هناك فقدان كامل لجين ‘باركين‘ للتسبب في مرض باركنسون. فلماذا أصيبت الأخت الفاقدة جزئيا لجين ‘باركين‘ بالمرض قبل أكثر من 30 عامًا؟”، سأل البروفيسور كرينك.
ونتيجة لذلك، أدرك العلماء أن جين “باركين” لديه وظيفة مهمة أخرى لم تكن معروفة من قبل. ويعمل هذا الجين أيضًا في مسار مختلف في الطرف المتشابك – لا علاقة له بعمل إعادة التدوير – حيث يتحكم في إطلاق الدوبامين. ومع هذا الفهم الجديد لما حدث من خطأ بالنسبة للأخت، رأى علماء جامعة نورث ويسترن فرصة جديدة لتعزيز جين “باركين” وإمكانية منع انحطاط خلايا الدوبامين العصبية.
وقال البروفيسور كرينك: “لقد اكتشفنا آلية جديدة لتنشيط جين ‘باركين‘ في الخلايا العصبية للمريض”. وأضاف: “الآن، نحن بحاجة إلى تطوير الأدوية التي تحفز هذا المسار، وتصحح الخلل العصبي، ونأمل أن تمنع تنكس الخلايا العصبية في مرض باركنسون”.
*تمت الترجمة بتصرف
المرجع: “Parkinson’s disease linked parkin mutation disrupts recycling of synaptic vesicles in human dopaminergic neurons” by Pingping Song, Wesley Peng, Veronique Sauve, Rayan Fakih, Zhong Xie, Daniel Ysselstein, Talia Krainc, Yvette C. Wong, Niccolò E. Mencacci, Jeffrey N. Savas, D. James Surmeier, Kalle Gehring and Dimitri Krainc, 15 September 2023, Neuron. DOI: 10.1016/j.neuron.2023.08.018
ملاحظات:
- المؤلف الأول للدراسة هو بينغبينغ سونغ، الأستاذ المساعد الباحث في مختبر البروفيسور كرينك. المؤلفون الآخرون هم ويسلي بينغ، وتشونغ شيه، ودانييل يسيلستين، وتاليا كرينك، وإيفيت وونغ، ونيكولو مينكاشي، وجيفري سافاس، ود. جيمس سورميير من جامعة نورث ويسترن وكالي غيرينغ من جامعة ماكغيل.
- تم دعم هذا العمل من خلال منح المعاهد الوطنية للصحة، وكلها من المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية.
المصدر:
الهوامش:
[1] الدوبامين هو جزيء عصبي يلعب عدة أدوار مهمة في الخلايا. وهو مادة كيميائية عضوية من عائلات الكاتيكولامين والفينيثيلامين، ويشكل حوالي 80% من محتوى الكاتيكولامينات في الدماغ. وهو “أمين” يتم تصنيعه عن طريق إزالة مجموعة الكربوكسيل من جزيء المادة الكيميائية السابقة له، ال-دوبا (L-DOPA)، والتي يتم تصنيعها في الدماغ والكليتين. ويتم تصنيع الدوبامين أيضًا في النباتات ومعظم الحيوانات. وفي الدماغ، يعمل الدوبامين كناقل عصبي، وهو مادة كيميائية تفرزها الخلايا العصبية (الخلايا العصبية) لإرسال إشارات إلى الخلايا العصبية الأخرى. ويتم تصنيع الناقلات العصبية في مناطق محددة من الدماغ، ولكنها تؤثر على العديد من المناطق بشكل جهازي. ويشتمل الدماغ على عدة مسارات متميزة للدوبامين، يلعب أحدها دورًا رئيسيًا في المكون التحفيزي للسلوك المحفز بالمكافأة. ويؤدي توقع معظم أنواع المكافآت إلى زيادة مستوى الدوبامين في الدماغ، والعديد من الأدوية المسببة للإدمان تزيد من إطلاق الدوبامين أو تمنع إعادة امتصاصه إلى الخلايا العصبية بعد إطلاقه. وتشارك مسارات الدوبامين الأخرى في الدماغ في التحكم الحركي وفي التحكم في إطلاق الهرمونات المختلفة. وتشكل هذه المسارات ومجموعات الخلايا نظام الدوبامين الذي يعد معدلاً عصبياً. ويكيبيديا [2] الخلايا العصبية (نيورون) هي مجلة علمية نصف شهرية يراجعها النظراء تنشرها مطبعة الخلية (Cell Press)، وهي إحدى منشورات إلسفير (Elsevier). تأسست عام 1988، وهي تغطي علم الأعصاب والعمليات البيولوجية ذات الصلة. وقد أثبتت نفسها كواحدة من المجلات الأكثر تأثيرًا واعتمادا عليها في مجال علم الأعصاب، وتعد أحد المنتديات الفكرية الرائدة لمجتمع علم الأعصاب بأكمله. [3] الميتوفاغي هو التحلل الانتقائي للميتوكوندريا عن طريق الالتهام الذاتي. وغالبًا ما يحدث ذلك للميتوكوندريا المعيبة بعد الضرر أو الإجهاد. تم وصف عملية الميتوفاغي لأول مرة منذ أكثر من مائة عام من قبل مارغريت ريد لويس ووارن هارمون لويس. استخدم أشفورد وبورتر المجهر الإلكتروني لمراقبة شظايا الميتوكوندريا في الليزوزومات الكبدية بحلول عام 1962، واقترح تقرير عام 1977 أن “الميتوكوندريا تطور تعديلات وظيفية من شأنها تنشيط الالتهام الذاتي”.كان مصطلح “ميتوفاجي” قيد الاستخدام بحلول عام 1998. ويكيبيديا.