يتم استعادة الخلايا العصبية

2024 مؤلف: Seth Attwood | [email protected]. آخر تعديل: 2023-12-16 15:57

إن التعبير الشائع "الخلايا العصبية لا تتعافى" يعتبره الجميع منذ الطفولة حقيقة ثابتة. ومع ذلك ، فإن هذه البديهية ليست أكثر من خرافة ، والبيانات العلمية الجديدة تدحضها.

تضع الطبيعة في الدماغ النامي هامش أمان عاليًا جدًا: أثناء التطور الجنيني ، يتم تكوين فائض كبير من الخلايا العصبية. ما يقرب من 70 ٪ منهم يموتون قبل ولادة طفل. يستمر دماغ الإنسان في فقدان الخلايا العصبية بعد الولادة ، طوال حياته. موت الخلايا مبرمج وراثيا. بالطبع ، لا تموت الخلايا العصبية فحسب ، بل تموت أيضًا خلايا الجسم الأخرى. تتمتع جميع الأنسجة الأخرى فقط بقدرة عالية على التجدد ، أي أن خلاياها تنقسم لتحل محل الأموات.

تكون عملية التجديد أكثر نشاطًا في خلايا الظهارة والأعضاء المكونة للدم (نخاع العظم الأحمر). ولكن هناك خلايا يتم فيها منع الجينات المسؤولة عن التكاثر عن طريق الانقسام. بالإضافة إلى الخلايا العصبية ، تشمل هذه الخلايا خلايا عضلة القلب. كيف يتمكن الإنسان من الحفاظ على الذكاء حتى تقدمه في السن إذا ماتت الخلايا العصبية ولم تتجدد؟

أحد التفسيرات المحتملة: ليست كل الخلايا العصبية "تعمل" في وقت واحد في الجهاز العصبي ، ولكن فقط 10٪ من الخلايا العصبية. غالبًا ما يتم الاستشهاد بهذه الحقيقة في الأدبيات الشعبية وحتى العلمية. لقد اضطررت مرارًا إلى مناقشة هذا البيان مع زملائي المحليين والأجانب. ولا أحد منهم يفهم من أين أتى هذا الرقم. أي خلية تعيش و "تعمل" في نفس الوقت. في كل خلية عصبية ، تحدث عمليات التمثيل الغذائي طوال الوقت ، ويتم تصنيع البروتينات ، ويتم توليد النبضات العصبية ونقلها. لذلك ، وتركنا فرضية "الراحة" للخلايا العصبية ، دعونا ننتقل إلى إحدى خصائص الجهاز العصبي ، وهي المرونة الاستثنائية.

معنى اللدونة هو أن وظائف الخلايا العصبية الميتة يتم الاستيلاء عليها من قبل "الزملاء" الباقين على قيد الحياة ، الذين يزداد حجمهم ويشكلون روابط جديدة ، لتعويض الوظائف المفقودة. يمكن توضيح الكفاءة العالية ، ولكن ليس اللانهائية لمثل هذا التعويض من خلال مثال مرض باركنسون ، حيث يوجد موت تدريجي للخلايا العصبية. اتضح أنه حتى يموت حوالي 90 ٪ من الخلايا العصبية في الدماغ ، لا تظهر الأعراض السريرية للمرض (ارتعاش الأطراف ، تقييد الحركة ، المشية غير المستقرة ، الخرف) ، أي أن الشخص يبدو بصحة جيدة عمليًا. هذا يعني أن خلية عصبية واحدة يمكن أن تحل محل تسعة خلايا ميتة.

لكن مرونة الجهاز العصبي ليست الآلية الوحيدة التي تسمح بالحفاظ على الذكاء لشيخوخة ناضجة. كما أن للطبيعة احتياطيًا - ظهور خلايا عصبية جديدة في دماغ الثدييات البالغة ، أو تكوين الخلايا العصبية.

ظهر أول تقرير عن تكوين الخلايا العصبية في عام 1962 في المجلة العلمية المرموقة ساينس. المقال كان بعنوان "هل تتكون خلايا عصبية جديدة في دماغ الثدييات البالغة؟" قام مؤلفها ، الأستاذ جوزيف التمان من جامعة بوردو (الولايات المتحدة الأمريكية) ، بمساعدة تيار كهربائي ، بتدمير أحد هياكل دماغ الجرذ (الجسم الركبي الجانبي) وحقن هناك مادة مشعة تخترق الخلايا الناشئة حديثًا. بعد بضعة أشهر ، اكتشف العالم خلايا عصبية مشعة جديدة في المهاد (جزء من الدماغ الأمامي) والقشرة الدماغية. على مدى السنوات السبع التالية ، نشر ألتمان العديد من الدراسات الأخرى التي تثبت وجود تكوين الخلايا العصبية في دماغ الثدييات البالغة. ومع ذلك ، في الستينيات ، تسبب عمله في شك فقط بين علماء الأعصاب ، ولم يتبع تطورهم.

وبعد عشرين عامًا فقط تم "إعادة اكتشاف" تكوين الخلايا العصبية ، ولكن بالفعل في دماغ الطيور.لاحظ العديد من الباحثين في الطيور المغردة أنه خلال كل موسم تزاوج ، يغني ذكر الكناري Serinus canaria أغنية بركبتين جديدتين. علاوة على ذلك ، فهو لا يتبنى ترلات جديدة من زملائه ، حيث تم تحديث الأغاني حتى في عزلة. بدأ العلماء في دراسة تفصيلية للمركز الصوتي الرئيسي للطيور ، الموجود في قسم خاص من الدماغ ، ووجدوا أنه في نهاية موسم التزاوج (يحدث في جزر الكناري في أغسطس ويناير) ، جزء مهم من الخلايا العصبية في مات المركز الصوتي ، ربما بسبب الحمل الوظيفي المفرط … في منتصف الثمانينيات ، تمكن البروفيسور فرناندو نوتبوم من جامعة روكفلر (الولايات المتحدة الأمريكية) من إظهار أنه في ذكور الكناري البالغين ، تحدث عملية تكوين الخلايا العصبية في المركز الصوتي باستمرار ، لكن عدد الخلايا العصبية المتكونة يخضع للتقلبات الموسمية. تحدث ذروة تكوين الخلايا العصبية في جزر الكناري في أكتوبر ومارس ، أي بعد شهرين من مواسم التزاوج. هذا هو السبب في تحديث "مكتبة الموسيقى" لأغاني ذكر الكناري بانتظام.

في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، تم اكتشاف تكوين الخلايا العصبية أيضًا في البرمائيات البالغة في مختبر عالم لينينغراد البروفيسور إيه إل بولينوف.

من أين تأتي الخلايا العصبية الجديدة إذا لم تنقسم الخلايا العصبية؟ تبين أن مصدر الخلايا العصبية الجديدة في كل من الطيور والبرمائيات هو خلايا جذعية عصبية من جدار البطينين في الدماغ. أثناء نمو الجنين ، تتشكل خلايا الجهاز العصبي من هذه الخلايا: الخلايا العصبية والخلايا الدبقية. ولكن لا تتحول جميع الخلايا الجذعية إلى خلايا في الجهاز العصبي - فبعضها "يختبئ" وينتظر في الأجنحة.

لقد ثبت أن الخلايا العصبية الجديدة تنشأ من الخلايا الجذعية للكائن البالغ وفي الفقاريات السفلية. ومع ذلك ، فقد استغرق الأمر ما يقرب من خمسة عشر عامًا لإثبات حدوث عملية مماثلة في الجهاز العصبي للثدييات.

أدى التقدم في علم الأعصاب في أوائل التسعينيات إلى اكتشاف الخلايا العصبية "حديثي الولادة" في أدمغة الجرذان والفئران البالغة. تم العثور عليها في الغالب في الأجزاء القديمة التطورية من الدماغ: البصيلات الشمية وقشرة الحُصين ، وهي المسؤولة بشكل أساسي عن السلوك العاطفي ، والاستجابة للتوتر ، وتنظيم الوظائف الجنسية للثدييات.

تمامًا كما هو الحال في الطيور والفقاريات السفلية ، في الثدييات ، توجد الخلايا الجذعية العصبية بالقرب من البطينين الجانبيين للدماغ. تحولها إلى خلايا عصبية مكثف للغاية. في الجرذان البالغة ، يتكون حوالي 250000 خلية عصبية من الخلايا الجذعية شهريًا ، لتحل محل 3٪ من جميع الخلايا العصبية في الحُصين. عمر هذه الخلايا العصبية مرتفع للغاية - يصل إلى 112 يومًا. تقطع الخلايا الجذعية العصبية مسافة طويلة (حوالي 2 سم). كما أنهم قادرون على الهجرة إلى البصلة الشمية ، ويتحولون إلى خلايا عصبية هناك.

البصيلات الشمية في دماغ الثدييات هي المسؤولة عن الإدراك والمعالجة الأولية للروائح المختلفة ، بما في ذلك التعرف على الفيرومونات - المواد التي في تركيبها الكيميائي قريبة من الهرمونات الجنسية. يتم تنظيم السلوك الجنسي في القوارض بشكل أساسي عن طريق إنتاج الفيرومونات. يقع الحصين تحت نصفي الكرة المخية. ترتبط وظائف هذا الهيكل المعقد بتكوين ذاكرة قصيرة المدى ، وإدراك بعض المشاعر والمشاركة في تكوين السلوك الجنسي. يفسر وجود تكوين عصبي ثابت في البصيلة الشمية والحصين في الجرذان من خلال حقيقة أن هذه الهياكل تتحمل العبء الوظيفي الرئيسي في القوارض. لذلك ، غالبًا ما تموت الخلايا العصبية فيها ، مما يعني أنها بحاجة إلى التجديد.

من أجل فهم الظروف التي تؤثر على تكوين الخلايا العصبية في الحُصين والبصلة الشمية ، قام الأستاذ غيج من جامعة سالك (الولايات المتحدة الأمريكية) ببناء مدينة مصغرة. لعبت الفئران هناك ، وقامت بتربية بدنية ، وبحثت عن مخارج من المتاهات.اتضح أنه في الفئران "الحضرية" ، نشأت خلايا عصبية جديدة بعدد أكبر بكثير من تلك الموجودة في أقاربها السلبيين ، غارقة في حياة روتينية في الحوض.

يمكن إزالة الخلايا الجذعية من الدماغ وزرعها في جزء آخر من الجهاز العصبي ، حيث تصبح خلايا عصبية. أجرى البروفيسور غيج وزملاؤه عدة تجارب مماثلة ، كان أكثرها إثارة للإعجاب ما يلي. تم زرع جزء من أنسجة المخ يحتوي على خلايا جذعية في شبكية عين الجرذ المدمرة. (للجدار الداخلي للعين الحساس للضوء أصل "عصبي": فهو يتكون من خلايا عصبية معدلة - قضبان ومخاريط. عندما يتم تدمير الطبقة الحساسة للضوء ، يبدأ العمى.) وصلت عملياتهم إلى العصب البصري ، واستعاد الجرذ بصره! علاوة على ذلك ، عند زرع الخلايا الجذعية للدماغ في عين سليمة ، لم تحدث أي تحولات معهم. على الأرجح ، عندما تتلف الشبكية ، يتم إنتاج بعض المواد (على سبيل المثال ، ما يسمى بعوامل النمو) التي تحفز تكوين الخلايا العصبية. ومع ذلك ، فإن الآلية الدقيقة لهذه الظاهرة لا تزال غير واضحة.

واجه العلماء مهمة إثبات أن تكوين الخلايا العصبية لا يحدث فقط في القوارض ، ولكن أيضًا في البشر. تحقيقا لهذه الغاية ، قام الباحثون بتوجيه من البروفيسور غيج مؤخرا بعمل مثير. في إحدى عيادات الأورام الأمريكية ، تناولت مجموعة من المرضى المصابين بالأورام الخبيثة المستعصية عقار العلاج الكيميائي بروموديوكسيوريدين. هذه المادة لها خاصية مهمة - القدرة على التراكم في الخلايا المنقسمة للأعضاء والأنسجة المختلفة. يتم دمج بروموديوكسيوريدين في الحمض النووي للخلية الأم ويتم تخزينه في الخلايا الوليدة بعد انقسام خلايا الأم. أظهرت الأبحاث المرضية أن الخلايا العصبية التي تحتوي على بروموديوكسيوريدين توجد في جميع أجزاء الدماغ تقريبًا ، بما في ذلك القشرة الدماغية. لذلك كانت هذه الخلايا العصبية عبارة عن خلايا جديدة انبثقت من انقسام الخلايا الجذعية. أكد الاكتشاف دون قيد أو شرط أن عملية تكوين الخلايا العصبية تحدث أيضًا عند البالغين. ولكن إذا كان تكوين الخلايا العصبية في القوارض يحدث فقط في الحُصين ، فمن المحتمل عند البشر أنه يمكن أن يلتقط مناطق أكثر اتساعًا من الدماغ ، بما في ذلك القشرة الدماغية. أظهرت الدراسات الحديثة أن الخلايا العصبية الجديدة في دماغ البالغين يمكن أن تتكون ليس فقط من الخلايا الجذعية العصبية ، ولكن من خلايا الدم الجذعية. تسبب اكتشاف هذه الظاهرة في نشوة في العالم العلمي. ومع ذلك ، فإن النشر في مجلة "الطبيعة" في أكتوبر 2003 أدى إلى تهدئة العقول المتحمسة من نواح كثيرة. اتضح أن خلايا الدم الجذعية تخترق الدماغ بالفعل ، لكنها لا تتحول إلى خلايا عصبية ، بل تندمج معها ، وتشكل خلايا ثنائية النواة. ثم يتم تدمير النواة "القديمة" للخلايا العصبية ، واستبدالها بالنواة "الجديدة" لخلية الدم الجذعية. في جسم الجرذ ، تندمج الخلايا الجذعية الدموية بشكل أساسي مع الخلايا العملاقة للمخيخ - خلايا بركنجي ، على الرغم من أن هذا نادر الحدوث: لا يمكن العثور إلا على عدد قليل من الخلايا المدمجة في المخيخ بأكمله. يحدث اندماج أكثر كثافة للخلايا العصبية في الكبد وعضلة القلب. ليس من الواضح بعد ما هو المعنى الفسيولوجي في هذا. إحدى الفرضيات هي أن خلايا الدم الجذعية تحمل معها مادة وراثية جديدة ، والتي عند دخولها الخلية المخيخية "القديمة" تطيل من عمرها.

لذلك ، يمكن أن تنشأ خلايا عصبية جديدة من الخلايا الجذعية حتى في الدماغ البالغ. تستخدم هذه الظاهرة بالفعل على نطاق واسع لعلاج العديد من الأمراض العصبية التنكسية (الأمراض المصحوبة بموت الخلايا العصبية في الدماغ). يتم الحصول على مستحضرات الخلايا الجذعية للزرع بطريقتين.الأول هو استخدام الخلايا الجذعية العصبية ، والتي توجد في كل من الجنين والبالغ حول بطيني الدماغ. الطريقة الثانية هي استخدام الخلايا الجذعية الجنينية. توجد هذه الخلايا في كتلة الخلية الداخلية في مرحلة مبكرة من تكوين الجنين. إنهم قادرون على التحول إلى أي خلية في الجسم تقريبًا. التحدي الأكبر في العمل مع الخلايا الجنينية هو جعلها تتحول إلى خلايا عصبية. التقنيات الجديدة تجعل من الممكن القيام بذلك.

قامت بعض المستشفيات في الولايات المتحدة بالفعل بتكوين "مكتبات" من الخلايا الجذعية العصبية التي تم الحصول عليها من الأنسجة الجنينية ، ويتم زرعها في المرضى. أسفرت المحاولات الأولى للزرع عن نتائج إيجابية ، على الرغم من أن الأطباء اليوم لا يستطيعون حل المشكلة الرئيسية لعمليات الزرع هذه: التكاثر المتفشي للخلايا الجذعية في 30-40٪ من الحالات يؤدي إلى تكوين أورام خبيثة. لم يتم العثور حتى الآن على نهج لمنع هذا التأثير الجانبي. ولكن على الرغم من ذلك ، فإن زرع الخلايا الجذعية سيكون بلا شك أحد الأساليب الرئيسية في علاج الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون ، والتي أصبحت بلاء البلدان المتقدمة.