نظام ‘تنظيف’ الدماغ يتعثر مع التقدم بالعمر.. والمشابك العصبية في مرمى التكتلات البروتينية

اكتشف العلماء خللاً خطيراً في نظام “التخلص من النفايات” بالدماغ مع التقدم بالعمر. الخلايا العصبية المعمرة تتخلى عن بروتينات متكتلة وقديمة، تلقي بها على خلايا دماغية أخرى.

هذه البروتينات ضرورية لإشارات الخلايا الدماغية عبر المشابك العصبية، الفجوات الدقيقة بين الخلايا. لكنها مع الشيخوخة، لا تتحلل بسهولة؛ تتراكم، فتسد المشابك.

تتدخل الخلايا الدبقية الصغيرة “الميكروغليا” للمساعدة. تقلم المشابك المسدودة؛ لتحافظ على نشاط الخلايا العصبية. لكن العلماء يرجحون أن جهودها في التنظيف قد تضر بتواصل الخلايا الدماغية في نهاية المطاف.

تربط هذه النتائج خيوطاً متعددة في فهمنا لأمراض التنكس العصبي، قد تفتح آفاقاً لعلاجات جديدة.

فقدان المشابك وخللها ارتبط بتدهور القدرات المعرفية المرتبط بالعمر؛ لوحظ في ألزهايمر وأمراض تنكس عصبي أخرى. غالباً ما تقود سلسلة من الأحداث لهذه المشكلات.

“لم نهدف تحديداً لفهم المشابك، بل الآليات الكامنة وراء تدهور صحة الخلايا العصبية ووظيفتها العامة مع التقدم في العمر”؛ هذا ما صرح به إيان جولدنر، عالم الأعصاب بجامعة ستانفورد.

وأضاف جولدنر: “وصلنا بالصدفة إلى أن بروتينات المشابك تحديداً الأكثر عرضة لتباطؤ التحلل والتكتل.”

الدماغ البشري، هذا “الكمبيوتر البيولوجي” بين آذاننا، يحوي نحو 86 مليار خلية عصبية. كل منها تتواصل مع ما يصل إلى 10 آلاف خلية أخرى. لديه أكثر من كوادريليون مشبك. رقم هائل.

بروتينات المشابك تحافظ على هذه الاتصالات. تساعد الخلايا العصبية على النمو، توجه تشكل المشابك، تنظم إطلاق الناقلات العصبية: رسل الدماغ الكيميائية.

ترسل الخلايا العصبية الرسائل عبر المشابك باستخدام جزيئات الإشارة تسمى الناقلات العصبية. (OIST/CC BY 4.0)

قبل التركيز على المشابك، أراد الباحثون فهم تغيرات إعادة تدوير البروتين في خلايا دماغ الحيوانات الحية مع التقدم في العمر. وضعوا علامات على آلاف البروتينات؛ تتبعوها في فئران شابة ومتوسطة العمر وكبيرة.

طور الفريق نوعاً جديداً من العلامات البيولوجية. تُدمج بالبروتينات أثناء تشكلها من الأحماض الأمينية. هكذا، تمكنوا من قياس عمر البروتينات قبل تحللها وإعادة تدويرها.

أظهرت التجارب أن خلايا أدمغة الفئران بعمر 24 شهراً، أي “المتقدمة في السن”، لم تتمكن من تدوير البروتينات بكفاءة أقرانها الأصغر سناً، البالغة أربعة أشهر فقط.

استغرقت الخلايا العصبية بالفئران المسنة ضعف الوقت لتدوير البروتينات العصبية مقارنة بالشابة. تتراكم البروتينات المستهلكة أكثر.

تباطؤ تدوير البروتين ظهر بعد منتصف العمر، اكتشف الباحثون.

كشفت التجارب أيضاً كيف تتخلص الخلايا العصبية من كتل البروتين؛ تلقيها في “الميكروغليا”. هذه الخلايا هي المناعية الأساسية؛ وحدات التخلص من النفايات بالجهاز العصبي المركزي.

بالإضافة لتنظيف البروتينات المهدرة، تقلم الميكروغليا المشابك التالفة. تحافظ على روابط صحية بين الخلايا الدماغية.

“إن استقبلت الميكروغليا بروتينات المشابك التالفة، فذلك قد يطغى عليها ويسبب خللاً بوظيفتها. سيكون لذلك تأثير ضار على صحة الدماغ بشكل عام”؛ يقول جولدنر.

لا يزال الباحثون لا يعرفون لماذا بروتينات المشابك تحديداً تتكتل أكثر من آلاف البروتينات الأخرى التي فحصوها في دماغ الفأر.

لكن النتائج تشير إلى آلية تربط فقدان المشابك بخلل الميكروغليا. قد تكون هذه جزءاً من سلسلة الأحداث المؤدية لأمراض التنكس العصبي مع التقدم في العمر.

بعض البروتينات التي ابتلعتها الميكروغليا من الخلايا العصبية المنهكة سبق ربطها بألزهايمر وباركنسون. المثير للاهتمام أن الباحثين حددوا أيضاً بروتينات لم تُربط بالتنكس العصبي من قبل.

“الإنجاز يكمن في التقدم التقني؛ القدرة على فحص تحلل البروتين وتكتله تحديداً في الخلايا العصبية”؛ قال الكيميائي الحيوي ف. أولريش هارتل، مدير معهد ماكس بلانك للكيمياء الحيوية، لمجلة “ذا ترانسميتر”. هارتل لم يشارك بالدراسة.

“إن استطعنا تسخير نظامنا لدراسة البروتينات المشتقة من الخلايا العصبية في الدم أثناء الشيخوخة والمرض، فربما نحدد مؤشرات حيوية جديدة لصحة الدماغ”؛ يختتم جولدنر.

نشر هذا البحث في مجلة “نيتشر”.