نمو الخلايا العصبية الحركية الموجهة بعلاقة الحب والكراهية مع الأوعية الدموية

نمو الخلايا العصبية الحركية الموجهة بعلاقة الحب والكراهية مع الأوعية الدموية

وجد باحثو سالك أن الخلايا العصبية تتنقل في الجسم بطريقة تتأثر بالجينات التي تتحكم في خلايا الأوعية الدموية ، والتي تحتاجها الخلايا العصبية وتعيق طريقها

LA JOLLA - عندما تتشكل الخلايا العصبية المشاركة في الحركة - تسمى الخلايا العصبية الحركية - يجب أن تبني روابط تصل من الدماغ أو جذع الدماغ أو الحبل الشوكي على طول الطريق إلى الرأس أو الذراعين أو أطراف أصابع القدم. كيف تتنقل الخلايا العصبية في هذه الأنظمة و "تقرر" أين وكيف تنمو ، كان لغزا إلى حد كبير.

الآن ، تُظهر دراسة تعاونية جديدة بين علماء معهد Salk وزملائهم في معهد San Raffaele العلمي في إيطاليا كيف تلعب جينات الأوعية الدموية دورًا مهمًا في تطور الخلايا العصبية الحركية عن طريق إخبار الأوعية الدموية بالابتعاد عن الطريق.

النتائج المنشورة في 7 أكتوبر 2022 في المجلة الخلايا العصبية، يوفر فهمًا جديدًا لكيفية قيام علاقة "الدفع والسحب" بالأوعية الدموية - حيث تجذب الخلايا العصبية النامية الأوعية الدموية إليها بينما تدفعها أيضًا بعيدًا - توجه نمو الخلايا العصبية الحركية وتطورها ، وربما مجموعة متنوعة من أنواع الخلايا في جميع أنحاء الجسم. هذا الاكتشاف له أيضًا آثار على فهم الأمراض التي يتم فيها تدمير الوصلات العصبية الحركية ، مثل التصلب الجانبي الضموري (ALS) أو الضمور العضلي النخاعي (SMA).

"يكشف هذا الاكتشاف عن مجموعة من التفاعلات الجزيئية والخلوية التي لم يتم فهمها من قبل" ، كما يقول المؤلف المقابل صموئيل بفاف، أستاذ في مختبر التعبير الجيني وحامل كرسي Benjamin H. Lewis في Salk. "اكتشافنا لكيفية تنظيم هذه الجينات لنمو الأوعية الدموية وتطور الخلايا العصبية له آثار تتراوح من فهم كيفية تشكل دوائر الدماغ الأخرى إلى فهم كيفية تفاعل الخلايا السرطانية مع بيئتها."

تتشكل اتصالات الخلايا العصبية الحركية أثناء نمو الجنين. إن عملية توصيل الجهاز العصبي هذه دقيقة للغاية ، حيث تقوم الخلايا بعمل تريليونات من الوصلات التي تصل إلى جميع أنحاء الجسم. ومع ذلك ، لا تزال العملية الجينية التي توجه هذا التطور غير مفهومة جيدًا.

ركزت الأبحاث السابقة على دور جينات معينة مرتبطة مباشرة بالخلايا العصبية الحركية وكيفية نموها. لكن في هذه الدراسة ، اتخذ العلماء نهجًا أكبر ، بالنظر إلى الجينات داخل وخارج الجهاز العصبي.

اختار الباحثون الطفرات الجينية بشكل عشوائي في الفئران وفحصوا عن كثب الخلايا العصبية الحركية النامية للحيوانات. ولدهشتهم ، وجدوا أن الفئران التي لا تنمو خلاياها العصبية الحركية بشكل صحيح لديها طفرات لا تؤثر على الجهاز العصبي ولكن تؤثر على الجهاز الوعائي ، والذي يشمل الأوعية الدموية.

في الفئران السليمة ، يمكن أن تنمو الخلايا العصبية الحركية من الحبل الشوكي وتتنقل عبر الأنسجة المحيطة للوصول إلى مجموعات العضلات البعيدة. ومع ذلك ، لاحظ العلماء أنه في الفئران التي لديها طفرات في الأوعية الدموية ، يبدو أن الخلايا العصبية الحركية تتعثر خلف حاجز من الأوعية الدموية. ووجدوا أن الطفرة أثرت على قدرة الأوعية الدموية على استشعار اقتراب الخلايا العصبية والابتعاد عن الطريق.

يقول المؤلف المشارك داريو بونانومي ، قائد مجموعة البيولوجيا العصبية الجزيئية في معهد سان رافاييل العلمي في ميلانو بإيطاليا وسالك سابقًا: "هناك تصادم بين المحاور النامية والخلايا الوعائية". "عندما تأخذ هذا المستقبل بعيدًا عن خلايا الأوعية الدموية ، تصطدم المحاور الحركية بالأوعية الدموية ، ويتعطل تقدمها نحو العضلات ويسد".

يسلط هذا الاكتشاف الضوء على الرقصة الدقيقة للخلايا العصبية النامية ، والتي تحتاج إلى جذب الأوعية الدموية لتغذية نموها ، مع صدها أيضًا لتبتعد عن الطريق. إنه ذو صلة بمعالجة العقبات التي يجب التغلب عليها في تطوير "العلاج البديل" للخلايا العصبية الحركية باستخدام الخلايا الجذعية ، وهو علاج محتمل للأمراض التي تتدهور فيها الخلايا العصبية الحركية ، بما في ذلك ALS و SMA.

في المستقبل ، يخطط العلماء لفحص "الحديث المتبادل" بين الأعصاب والأوعية الدموية في سياقات أخرى ، بالإضافة إلى كيفية استجابة الجهاز العصبي والأوعية الدموية للسكتة الدماغية وإصابات الدماغ والأمراض التنكسية مثل ALS و SMA.

ومن بين المؤلفين الآخرين نيل د. أمين من سالك. لويس إف مارتينز وإيلاريا برامبيلا وأليسيا موتا وستيفانو دي بريتيس وغانيش باراميشوار بهات وأورورا بادالوني وكيارا مالبيغي من معهد سان رافاييل العلمي في إيطاليا ؛ فومياسو إيماي ويوتاكا يوشيدا من معهد بيرك للأعصاب في نيويورك ؛ وراميرو د. ألميدا من جامعة كويمبرا في البرتغال.

تم تمويل هذا العمل من قبل مجلس البحوث الأوروبي (منحة 335590) ، وجائزة جيوفاني أرمينيز-هارفارد للتطوير المهني ، وجائزة محقق معهد هوارد هيوز الطبي ، والمعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية (RO1 NS123160-01) ، وجائزة سول جولدمان. Charitable Trust ، ورئيس Benjamin H. Lewis في علم الأعصاب.

دوى: https://doi.org/10.1016/j.neuron.2022.09.021