گورخرماهی: روشی شگفت انگیز برای رشد مجدد نخاع

گورخرماهی اعضای گروه نادری از مهره داران هستند که قادر به درمان کامل نخاع قطع شده هستند. درک روشنی از چگونگی انجام این بازسازی می‌تواند سرنخ‌هایی به سمت استراتژی‌هایی برای بهبود آسیب‌های نخاعی در افراد ارائه دهد. چنین صدماتی می تواند ویرانگر باشد و باعث از دست دادن دائمی حس و حرکت شود.

یک مطالعه جدید از دانشکده پزشکی دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، اطلسی دقیق از تمام سلول‌های درگیر – و نحوه کار آنها با هم – در بازسازی نخاع گورخرماهی ترسیم می‌کند. در یک یافته غیرمنتظره، محققان نشان دادند که بقا و سازگاری نورون‌های قطع شده برای بازسازی کامل نخاع ضروری است. به طور شگفت‌انگیزی، این مطالعه نشان داد که سلول‌های بنیادی قادر به تشکیل نورون‌های جدید – و معمولاً به عنوان مرکزی برای بازسازی تصور می‌شوند – نقش مکمل دارند اما این فرآیند را هدایت نمی‌کنند.

این مطالعه پنجشنبه، 15 اوت، در مجله Nature Communications منتشر شده است.

برخلاف آسیب‌های نخاعی انسان و سایر پستانداران، که در آن نورون‌های آسیب‌دیده همیشه می‌میرند، نورون‌های آسیب‌دیده گورخرماهی به‌طور چشمگیری عملکرد سلولی خود را در پاسخ به آسیب تغییر می‌دهند، ابتدا برای زنده ماندن و سپس برای ایفای نقش‌های جدید و محوری در سازماندهی رویدادهای دقیق. محققان دریافتند که بر درمان حاکم است. دانشمندان می‌دانستند که نورون‌های گورخرماهی از آسیب نخاعی جان سالم به در می‌برند و این مطالعه جدید نحوه انجام آن را نشان می‌دهد.

مایسا موکلد، نویسنده ارشد، استادیار زیست شناسی رشدی، گفت: «ما دریافتیم که بیشتر، اگر نگوییم همه، جنبه های ترمیم عصبی که در تلاش برای دستیابی به آن در افراد هستیم، به طور طبیعی در گورخرماهی رخ می دهد. “مشاهده شگفت انگیزی که ما انجام دادیم این بود که مکانیسم های محافظت و ترمیم عصبی قوی وجود دارد که بلافاصله پس از آسیب اتفاق می افتد. ما فکر می کنیم این مکانیسم های محافظتی به نورون ها اجازه می دهد تا از آسیب جان سالم به در ببرند و سپس نوعی انعطاف پذیری خود به خود – یا انعطاف پذیری در عملکردهای خود – را اتخاذ کنند. به ماهی زمان می‌دهد تا سلول‌های عصبی جدید را بازسازی کند تا به بهبودی کامل دست یابد، مطالعه ما اهداف ژنتیکی را شناسایی کرده است که به ما کمک می‌کند این نوع انعطاف‌پذیری را در سلول‌های افراد و سایر پستانداران افزایش دهیم.

موکلد و همکارانش با ترسیم نقش‌های در حال تکامل انواع سلول‌های دخیل در بازسازی دریافتند که انعطاف‌پذیری نورون‌های آسیب‌دیده زنده‌مانده و ظرفیت آن‌ها برای برنامه‌ریزی مجدد بلافاصله پس از آسیب منجر به زنجیره رویدادهایی می‌شود که برای بازسازی نخاع لازم است. اگر این نورون‌های زنده‌مانده از آسیب غیرفعال شوند، گورخرماهی ظرفیت شنای طبیعی خود را به دست نمی‌آورد، حتی اگر سلول‌های بنیادی بازسازی‌کننده وجود داشته باشند.

هنگامی که سیم کشی طولانی طناب نخاعی در افراد و سایر پستانداران خرد یا قطع می شود، زنجیره ای از رویدادهای سمی را ایجاد می کند که نورون ها را می کشد و محیط نخاع را در برابر مکانیسم های ترمیم متخاصم می کند. این سمیت عصبی می‌تواند توضیحی برای شکست تلاش‌ها برای مهار سلول‌های بنیادی برای درمان آسیب‌های نخاعی در افراد ارائه دهد. به جای تمرکز بر بازسازی با سلول های بنیادی، مطالعه جدید نشان می دهد که هر روش موفقیت آمیزی برای بهبود آسیب های نخاعی در افراد باید با نجات نورون های آسیب دیده از مرگ شروع شود.

موکلد گفت: «نورون ها به خودی خود، بدون اتصال به سلول های دیگر، زنده نمی مانند. در گورخرماهی، ما فکر می‌کنیم که نورون‌های قطع شده می‌توانند بر استرس آسیب غلبه کنند، زیرا انعطاف‌پذیری آنها به آنها کمک می‌کند بلافاصله پس از آسیب، ارتباطات محلی جدیدی برقرار کنند. تحقیقات ما نشان می‌دهد که این مکانیسم موقتی است که زمان می‌برد، نورون‌ها را از مرگ محافظت می‌کند و به سیستم اجازه می‌دهد تا نورون‌ها را حفظ کند. مدار در حین ساختن و بازسازی نخاع اصلی.”

شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد این ظرفیت در نورون‌های پستانداران وجود دارد، اما به گفته محققان، این ممکن است راهی برای درمان‌های جدید باشد.

ما امیدواریم که شناسایی ژن‌هایی که این فرآیند محافظتی را در گورخرماهی تنظیم می‌کنند – نسخه‌هایی از آن در ژنوم انسان نیز وجود دارد – به ما کمک کند تا راه‌هایی برای محافظت از نورون‌ها در افراد در برابر امواج مرگ سلولی که بعد از ستون فقرات می‌بینیم پیدا کنیم. جراحات بند ناف، او گفت.

در حالی که این مطالعه بر روی سلول‌های عصبی متمرکز است، موکلد گفت که بازسازی نخاع بسیار پیچیده است و کار آینده برای تیم او در یک اطلس سلولی جدید برای درک نقش سایر انواع سلول‌ها در بازسازی نخاع، از جمله سلول‌های غیر عصبی، به نام گلیا، در سیستم عصبی مرکزی و همچنین سلول های سیستم ایمنی و عروق. آنها همچنین مطالعات مداومی برای مقایسه یافته ها در گورخرماهی با آنچه در سلول های پستانداران از جمله بافت عصبی موش و انسان اتفاق می افتد، دارند.