در بیماران مبتلا به (ALS)، کنترل عضلات توسط سلولهای عصبی در مغز و نخاع از بین می رود و دیگر نمی توانند سیگنالهای عصبی را به عضلات ارسال کنند. مطالعات قبلی مشخص کرده اند که مشکلات در سیناپس، نقطه ای که سیگنال ها از یک سلول به یک سلول عصبی دیگر یا یک ماهیچه منتقل می شود، می توانند در قطع ارتباط آن نقش داشته باشند.
اما هنوز مشخص نیست که چه عواملی باعث بروز این مشکلات می شود. تحقیقات جدید از مرکز جفرسون وینبرگ ALS مکانیسم جدیدی را شناسایی کرده است که بوسیله آن پروتئین های سمی – مشخصه بارز ALS – انتقال عصبی را مختل می کند. این یافته ها زمینه ای برای درک چگونگی حفظ ارتباط عصب-عضله در ALS فراهم می کند و می تواند منجر به جستجو و کشف روش های درمانی جدید شود. این تحقیق در پزشکی مولکولی EMBO در 29 آوریل 2020 منتشر شد.
در موارد ارثی ALS غالباً خطایی در ژن C9orf72 می باشد که به طور نادرست به سلول دستور می دهد یک توالی تکراری از پروتئین ها، به نام تکرارهای دیپپتید (DPRs) تولید کند. یکی از فراوان ترین این DPR ها پروتئین GA است و به تدریج باعث سمیت می شود که می تواند نورون را از بین ببرد.
دیوید تروتی، استاد علوم اعصاب، مدیر تحقیقات مرکز وینبرگ ALS و نویسنده توضیح می دهد: “همکاران ما در آلمان در مدل ماوس قبلا یافته بودند که تولید GA بیش از حد منجر به نقصان در عملکرد حرکتی می شود. اما ما نمی دانستیم که GA در خود نورون چه وظیفه ای بر عهده دارد.”
محققان نورونهای حرکتی، نورونهایی را که به عضله وصل می شوند، از موش ها برای تجمعات GA مورد بررسی قرار دادند. آنها دریافتند که پروتئین های GA در واقع متحرک هستند و در داخل نورون حرکت می کنند و در امتداد دندریت ها و آکسون ها، جایی که سیناپس ها یافت می شوند، جمع می شوند. محققان همچنین دریافتند که وجود پروتئین های GA منجر به هجوم یون های کلسیم می شود و تعادل الکتریکی نورون را مختل می کند. این عدم تعادل می تواند توانایی نورون در تشخیص و ارسال سیگنال را مختل کند.
در واقع، هنگامی که محققان ماشین آلات سیناپسی مسئول ارسال سیگنال ها از سلولهای عصبی به عضله را مورد بررسی قرار دادند، متوجه شدند که یک پروتئین کلیدی به نام SV2 ترشح انتقال دهنده های عصبی را تنظیم می کند، بدین معنی که مولکول های سیگنال دهنده ای هستند که نورون ها برای برقراری ارتباط با یکدیگر و ماهیچه ها از آنها استفاده می کنند.
کاهش در SV2 منجر به کاهش انتشار انتقال دهنده های عصبی و جلوگیری از برقراری ارتباط صحیح نورون با عضلات می شود. نکته مهم این است که کاهش در SV2 نیز در داخل بدن در اتصالات عصبی-عضلانی در مدل موش از تجمع GA، و همچنین در سلولهای عصبی حرکتی حاصل از سلولهای بنیادی پرتوان (iPSCs) بیماران مبتلا به فرم C9orf72 از ALS یافت شد.
پیرا پازینلی، مدیر مرکز وینبرگ ALS و نویسنده ارشد تحقیق می گوید: “نتایج نشان می دهد که این اختلالات در انتقال عصبی نیز در سلولهای بیماران رخ می دهد.”
“این به ما کمک می کند تا پایه و اساس علائمی را که در نهایت در بیماران مشاهده می شود درک کنیم. مهم تر از همه اینکه، کمک می کند تا اهداف و مکانیسم هایی در سیستم های مرتبط با بیماری شناسایی شوند.”
محققان سپس با استفاده از ابزارهای ژنتیکی پروتئین SV2 را در سلولهای عصبی حرکتی کشت شده با GA مجدداً تکمیل کردند و دریافتند که عملکرد سیناپسی به سطح عادی بازگردانده می شود. بازگرداندن SV2 همچنین باعث کاهش سمیت به طور عادی ناشی از GA می شود، و بقای آنها را طولانی تر می کند. نقص در SV2 و انتقال سیناپسی قبل از سمیت و مرگ سلولی رخ می دهد، بنابراین مداخله در آن پنجره زمانی می تواند در کند شدن پیشرفت بیماری مفید باشد.
Brigid Jensen، عضو فوق تخصص دکترا در مرکز وینبرگ می گوید: “ما نشان داده ایم که با وجود این که GA هنوز هم وجود دارد، بازیابی دوباره پروتئین SV2 می تواند با مضرات رشد این پروتئین مقابله کند.” . “این مطالعه به SV2 به عنوان یک هدف درمانی امیدوارکننده برای این شکل ژنتیکی ALS اشاره دارد.”
“ما اکنون درک بهتری از آنچه در تخریب اتصال عصب و عضله در این بیماری ویرانگر کمک می کند، داریم.”
برای اطلاعات بیشتر به موسسه سلامت مغز دانا مراجعه کنید.
منبع:
Synaptic dysfunction induced by glycine‐alanine dipeptides in C9orf72‐ ALS / FTD is rescued by SV 2 replenishment. EMBO Molecular Medicine, 2020
درباره نویسنده
دکتر علی محمد کمالی فارغ التحصیل دکترای تخصصی علوم اعصاب از دانشگاه علوم پزشکی شیراز، بیش از 15 سال است که در زمینه پژوهش، تدریس و فعالیت های اجرایی در حوزه علوم اعصاب فعالیت و تجربه دارد. وی همچنین در ارتقا عملکرد های شناختی با استفاده از نوروتکنولوژی و مطالعات خواب تخصص ویژه ای دارد. او یکی از بنیانگذاران انستیتو سلامت مغز دانا است، (گروهی که سلامت مغز را اولویت جامعه می داند).