به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، برخی از نواحی مغز بالغ حاوی سلول‌های بنیادی عصبی ساکن یا غیرفعال هستند که به طور بالقوه می‌توانند دوباره فعال شوند و نورون‌های جدیدی تشکیل دهند. با این حال، انتقال از حالت سکون(غیرفعال) به حالت فعال در حال تکثیر هنوز به خوبی درک نشده است. تیمی به سرپرستی دانشمندان دانشگاه‌های ژنو (UNIGE) و لوزان (UNIL) اهمیت متابولیسم سلولی را در این فرآیند کشف کرده‌اند و چگونگی بیدار کردن این سلول‌های بنیادی عصبی و فعال کردن مجدد آنها را شناسایی کرده‌اند. در واقع می‌توان گفت که در این مطالعه زیست شناسان موفق به افزایش تعداد نورون‌های جدید در مغز موش‌های بالغ و حتی مسن شدند. این نتایج که برای درمان بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی امیدوارکننده است، در مجله Science Advances منتشر شده است.

سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs)

سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) برای تکوین، بازسازی و ترمیم سیستم عصبی بسیار مهم هستند. اکثر NSCها در مغز پستانداران بالغ ساکن هستند، اما در پاسخ به محرک‌های بیرونی، می‌توانند از حالت سکون خارج شده و دوباره فعال شوند و نورون‌های جدیدی ایجاد کنند. بنابراین تعادل بین سکون و فعال شدن NSC برای نوروژنز بزرگسالان و حفظ NSC مهم است. با این حال، نحوه انتقال NSCها بین سکون و فعال سازی تا حد زیادی مبهم باقی مانده است.

عملکرد متابولیسم سلولی بر روی رفتار سلول‌های پیش ساز عصبی

متابولیسم سلولی برای رفتار سلول‌های بنیادی/پیش ساز عصبی بزرگسالان (NSPC) مهم است. با این حال، نقش آن در گذار از سکون به تکثیر به طور کامل درک نشده است. ما در اینجا نشان می‌دهیم که حامل پیروات میتوکندری (MPC) نقش مهم و غیرمنتظره‌ای در این فرآیند بازی می‌کند. MPC پیرووات را به داخل میتوکندری منتقل می‌کند و گلیکولیز سیتوزولی را به چرخه اسید تری کربوکسیلیک میتوکندری و فسفوریلاسیون اکسیداتیو مرتبط می‎کند. علیرغم عملکرد کلیدی متابولیک، نقش MPC در NSPCها مورد توجه قرار نگرفته است. ما در این مطالعه نشان می‌دهیم که NSPCهای ساکن دارای متابولیسم میتوکندریایی فعال هستند و سطوح بالایی از MPC را بیان می‌کنند. در همین راستا مهار MPC دارویی، فعالیت آسپارتات را افزایش می‌دهد و باعث فعال شدن NSPC می‌شود. علاوه بر این، فرسایش ژنتیکی Mpc1 در شرایط in vitro و in vivo نیز NSPCها را فعال می‌کند و همین فعالیت منجر به تمایز نورون‌های بالغی شده که سبب افزایش نوروژنز ناحیه هیپوکامپ در موش‌های بالغ و مسن می‌شود. این یافته‌ها اهمیت متابولیسم را برای تنظیم NSPC را نشان می‌دهد و مسیر مهمی را شناسایی می‌کند که از طریق آن واردات پیروات میتوکندری، سکون و فعال‌سازی NSPC را کنترل می‌کند.

سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs)

سلول‌های بنیادی عصبی در مغز پستانداران بالغ منبع تولید نورون‌های جدیدی هستند. عملکردهای شناختی اکثر سلول‌های بنیادی عصبی بالغ در حالت چرخه سلولی برگشت پذیر نگهداری می‌شوند( به این حالت سکون نیز می‌گویند). سلول‌های بنیادی عصبی ساکن نرخ پایینی از فعالیت متابولیک دارند و حساسیت بالایی نسبت به محیط سیگنال دهی محلی خود دارند و می‌توانند با تحریک فیزیولوژیکی مختلف فعال شوند. لازم به ذکر است تعادل بین سکون و فعالیت سلول‌های بنیادی میزان نوروژنز را تعیین می‌کند. توانایی سلول‌های بنیادی برای جابجایی بین سکون و تکثیر برای هموستاز و بازسازی بافت بسیار مهم است. اکثر با این وجود سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) در مغز پستانداران بالغ در حالت سکون، حالت میتوزی-خفته، بدون تکثیر یا تمایز وجود دارند و در پاسخ به محرک‌های فیزیولوژیکی مانند وجود مواد مغذی و تمرین بدنی، NSCهای ساکن می‌توانند از حالت سکون خارج شده و دوباره فعال شوند و نورون‌های جدیدی تولید کنند. برعکس، استرس، اضطراب و کهولت سن توانایی تکثیر NSCها را کاهش می‌دهد. تصور می‌شود که شکست در فعال‌سازی مجدد NSC منجر به زوال شناختی در دوران پیری می‌شود. ولی با این وجود سلول‌های بنیادی این توانایی منحصر به فرد را دارند که به طور مداوم نسخه‌هایی از خود تولید کنند و سلول‌های تمایز یافته با عملکردهای تخصصی تر را ایجاد کنند. سلول‌های بنیادی عصبی (NSCs) مسئول ساختن مغز در طول رشد جنین هستند و تمام سلول‌های سیستم عصبی مرکزی از جمله نورون‌ها را تولید می‌کنند.

ظرفیت نوروژنز با افزایش سن کاهش می‌یابد

با کمال تعجب، NSCها حتی پس از شکل گیری کامل مغز در مناطق خاصی از مغز باقی می‌مانند و می‌توانند نورون‌های جدیدی را در طول زندگی بسازند. این پدیده بیولوژیکی که نوروژنز بزرگسالان نامیده می‌شود، برای عملکردهای خاصی مانند فرآیندهای یادگیری و حافظه مهم است. با این حال، در مغز بالغ، این سلول‌های بنیادی خاموش‌تر یا «خفته‌تر» می‌شوند و ظرفیت خود را برای تجدید و تمایز کاهش می‌دهند. در نتیجه، نوروژنز با افزایش سن به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد. آزمایشگاه‌های Jean-Claude Martinou، استاد بازنشسته در گروه زیست شناسی مولکولی و سلولی در دانشکده علوم UNIGE، و Marlen Knobloch، دانشیار در گروه علوم زیست پزشکی در دانشکده زیست شناسی و پزشکی UNIL، یک متابولیک را کشف کردند. مکانیسمی که توسط آن NSCهای بالغ می‌توانند از حالت خواب و سکون خود خارج شده و فعال شوند. Francesco Petrelli، پژوهشگر UNIL و نویسنده اول مطالعه با Valentina Scandella، توضیح می‌دهد: «ما دریافتیم که میتوکندری، اندامک‌های تولیدکننده انرژی در سلول‌ها، در تنظیم سطح فعال‌سازی NSCهای بالغ نقش دارند». ناقل پیروات میتوکندری (MPC)، یک مجموعه پروتئینی که یازده سال پیش در گروه پروفسور مارتینو کشف شد، نقش ویژه‌ای در این تنظیم بازی می‌کند. فعالیت آن بر گزینه‌های متابولیکی که یک سلول می‌تواند استفاده کند تأثیر می‌گذارد. دانشمندان با دانستن مسیرهای متابولیکی که سلول‌های فعال را از سلول‌های خفته متمایز می‌کنند، می‌توانند با تغییر متابولیسم میتوکندری سلول‌های خفته را بیدار کنند.

دیدگاه‌های جدید

زیست شناسان با استفاده از بازدارنده‌های شیمیایی و یا با تولید موش‌های جهش یافته برای ژن Mpc1 مانع فعالیت MPC شده‌اند. در نتیجه اینکه با استفاده از این رویکردهای فارماکولوژیک و ژنتیکی، دانشمندان توانستند NSCهای خفته را فعال کرده و نورون‌های جدیدی را در مغز موش‌های بالغ و حتی مسن تولید کنند. پروفسور Knobloch، نویسنده ارشد این مطالعه، در خصوص پیام کلی این مطالعه گفت: «با این کار، ما نشان دادیم که تغییر در مسیرهای متابولیک می‌تواند به طور مستقیم بر وضعیت فعالیت NSCهای بالغ و در نتیجه بر تعداد نورون‌های جدید تولید شده تأثیر بگذارد». در واقع این نتایج، نقش متابولیسم سلولی را در تنظیم نوروژنز روشن می‌کند. Jean-Claude Martinou، دیگر نویسنده ارشد این مطالعه، گفت، در درازمدت، این نتایج می‌تواند منجر به درمان‌های بالقوه برای بیماری‌هایی مانند افسردگی یا بیماری‌های عصبی شود.

پایان مطلب/.