مرض الزهايمر: ما الذي يؤدي إلى تلف خلايا الدماغ؟

اكتشف العلماء آلية يمكن من خلالها لبروتين دماغي سام يُعد سمة مميزة لمرض الزهايمر أن يتلف الخلايا العصبية أو خلايا الدماغ.

يكشف بحث جديد عن الآلية التي تؤدي إلى الخسارة التدريجية لخلايا الدماغ التي تميز مرض الزهايمر.

يقترح الفريق في معهد غرينوبل لعلوم الأعصاب في فرنسا الذي توصل إلى الاكتشاف أيضًا طريقة محتملة لنزع الآلية خلال المراحل المبكرة من المرض.

تتعلق الدراسة بعمل العمود الفقري التغصني ، وهي الهياكل الدقيقة في الأجزاء المتفرعة من خلايا الدماغ التي تتلقى إشارات من خلايا الدماغ الأخرى.

يبدو أن بيتا أميلويد ، وهو بروتين سام يتراكم في أدمغة الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر ، يطلق آلية تعطل عمل العمود الفقري المتغصن.

تعطل الآلية بروتينًا يسمى cofilin 1 ، ونشاط هذا البروتين ضروري للعمل الصحي للأشواك المتغصنة.

ال مجلة علم الأعصاب نشر مؤخرًا ورقة دراسة حول البحث.

يصف كيف استخدم الفريق عينات أنسجة المخ من نماذج الفئران والأشخاص المصابين بمرض الزهايمر للوصول إلى النتائج التي توصلوا إليها.

كان الاكتشاف الرئيسي هو أن التعرض لببتيدات بيتا أميلويد ، وهي اللبنات الأساسية للبروتين السام ، أدى إلى زيادة الشكل غير النشط من الكوفيلين 1.

يشير المؤلف المشارك في الدراسة خوسيه مارتينيز هيرنانديز ، الذي يعمل حاليًا في قسم الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية في جامعة إقليم الباسك في إسبانيا ، إلى أن "ببتيدات بيتا أميلويد تؤدي إلى عدد أقل من الأشواك على المدى الطويل ؛ عندما تتوقف عن العمل ، فإنها تفقد تدريجيًا بمرور الوقت ".

داء الزهايمر يدمر اتصالات الدماغ

مرض الزهايمر هو مرض دماغي لا يمكن علاجه ويزداد سوءًا بمرور الوقت. إنه السبب الأكثر شيوعًا للخرف.

يؤدي المرض إلى تآكل القدرة على التذكر والتفكير وأداء المهام البسيطة ، إلى أن يصبح الأشخاص المصابون بمرض الزهايمر غير قادرين على رعاية أنفسهم. يبدأ معظم الأفراد في تجربة الأعراض في منتصف الستينيات من العمر.

وفقًا للمعهد الوطني للشيخوخة ، يعتقد الخبراء أن هناك أكثر من 5.5 مليون شخص مصاب بمرض الزهايمر في الولايات المتحدة.

الأشكال المختلفة من الخرف لها سمات مميزة مختلفة. في مرض الزهايمر ، تشمل السمات المميزة تراكمًا سامًا للبيتا أميلويد وبروتين آخر يسمى تاو وفقدان الروابط بين الخلايا العصبية.

تنقل الخلايا العصبية المعلومات في الدماغ وتنقل الإشارات من الدماغ إلى أجزاء أخرى من الجسم ، مثل الأعضاء والعضلات.

تتواصل بلايين الخلايا العصبية في الدماغ مع بعضها البعض عن طريق إرسال واستقبال الرسائل الكيميائية عبر "الهياكل المتخصصة" المعروفة باسم نقاط الاشتباك العصبي. هذه الهياكل تأتي وتذهب وتتقوى وتضعف ، حسب الخبرة.

يخزن الدماغ المعلومات طويلة المدى عن طريق تغيير كيمياء وبنية نقاط الاشتباك العصبي. يعتقد العلماء أن الطبيعة الديناميكية والمتقلبة لنقاط الاشتباك العصبي تدعم الذاكرة والتعلم.

المشابك العصبية ، والعمود الفقري الشجيري ، والهياكل الخلوية

عندما تنتقل المعلومات ، في شكل مراسلات كيميائية ، عبر المشبك من خلية دماغية إلى أخرى ، فإن الهياكل المتفرعة التي تسمى التشعبات تجلب الإشارات إلى الخلايا العصبية المستقبلة.

العمود الفقري الشجيري عبارة عن نتوءات صغيرة على الهياكل المتفرعة التي تستقبل بنشاط إشارات من خلايا الدماغ الأخرى.

يكشف البحث الأخير كيف يضعف بيتا أميلويد السام ، في أنسجة المخ المصابة بمرض الزهايمر ، المشابك عن طريق تقليل نشاط بروتين cofilin 1 في العمود الفقري المتغصن.

تحتوي خلايا الدماغ على هيكل خلوي لا يدعم هيكلها ثلاثي الأبعاد فحسب ، بل إنه مسؤول أيضًا عن النقل الديناميكي للمواد داخل الخلية.

تتمتع الهياكل الخلوية بهذه القدرة لأنها تتكون من خيوط أكتين نشطة للغاية ، والتي ، كما يشرح مارتينيز ، "مثبتة ولكنها تتحرك باستمرار كما لو كانت سلمًا متحركًا."

ويضيف أن Cofilin 1 يكسر الخيوط إلى وحدات أكتين منفصلة ، "وهي مهمة تحافظ على الديناميكيات نشطة".

يؤدي تعطيل cofilin 1 إلى إضعاف العمود الفقري الشجيري

ومع ذلك ، فإن الفسفرة ، أو إضافة مجموعة الفسفوريل ، إلى cofilin 1 ، تجعل البروتين غير نشط.

لاحظ الباحثون كيف أدى التعرض لببتيدات بيتا أميلويد في خلايا الدماغ المزروعة إلى المزيد من الفسفرة cofilin 1. هذا قلل من ديناميكية خيوط الأكتين ، وبالتالي أضعف قدرة العمود الفقري الشجيري على استقبال الإشارات.

كشفت المزيد من التحقيقات أن إنزيمًا يسمى بروتين كيناز المرتبط بالـ Rho (ROCK) يمكن أن يكون هدفًا لتقليل الفسفرة cofilin 1. ينشط الإنزيم ويعطل الجزيئات الأخرى من خلال الفسفرة.

أظهرت الاختبارات باستخدام عقار يسمى Fasudil الذي يحجب ROCK أنه عكس التأثيرات التي لاحظها الفريق في خيوط الأكتين.

يقول مارتينيز إن نتائج الدراسة تدعم الفكرة القائلة بأن استهداف ROCK و cofilin 1 خلال المراحل المبكرة من مرض الزهايمر قد يمنع الضرر الذي يلحقه بيتا أميلويد بالأشواك المتغصنة والمشابك.

يقترح أن إجراء المزيد من الأبحاث حول العقاقير التي "توقف على وجه التحديد تلك الفسفرة" لـ cofilin 1 في خلايا الدماغ يمكن أن تكون وسيلة واعدة لإيجاد علاجات جديدة لمرض الزهايمر.

"لم نتوصل إلى آلية عمل ، لكننا أكدنا أن تثبيط مسار الفسفرة لـ cofilin 1 يمنع التعرض لببتيدات بيتا أميلويد من التسبب في تعطيل البروتين والتأثير الناتج على الهيكل الخلوي للعمود الفقري الشجيري. "

خوسيه مارتينيز هيرنانديز ، دكتوراه.