به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، تنوع آستروسیت‌ها به‌خوبی مورد بررسی قرار گرفته است، اما درک ما از آستروسیت‌های ماده سفید (WM) و تفاوت‌های آن‌ها با آستروسیت‌های ماده خاکستری (GM) هنوز محدود است. یک تیم تحقیقاتی انواع مختلفی از آستروسیت‌های ماده سفید (WM) را شناسایی کرده است، از جمله نوعی منحصر به فرد که توانایی تکثیر دارد و ممکن است در ترمیم مغز کمک کند. با استفاده از توالی‌یابی RNA تک‌سلولی و ترانسکریپتومیکس فضایی، دانشمندان تنوع آستروسیت‌ها را در مناطق مختلف مغز و گونه‌ها نقشه‌برداری کرده و اولین پروفایل مولکولی دقیق از آستروسیت‌های ماده سفید را ارائه داده‌اند. این تیم تحت سرپرستی دکتر یودیت فیشر-استرنیاک از هلمولتز مونیخ و دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان (LMU) مونیخ، به همراه پروفسور مگدالنا گوتز از هلمولتز مونیخ، LMU و خوشه مونیخ برای نورولوژی سیستم‌ها (SyNergy) بوده است. این تحقیق در مجله Nature Neuroscience منتشر شده است.

آستروسیت‌ها

آستروسیت‌ها یک نوع سلول با فراوانی بالا در سیستم عصبی مرکزی (CNS) هستند که عملکردهای مهمی از جمله حمایت از متابولیسم نورونی، سیناپتوژنز، بازیافت انتقال‌دهنده‌های عصبی و بقای نورونی را انجام می‌دهند. این موضوع پرسشی را مطرح می‌کند که آیا آستروسیت‌ها یکسان هستند یا اینکه زیرگروه‌هایی با عملکردهای خاص وجود دارند. ریشه‌های شناسایی تنوع آستروسیت‌ها به نمایشی از چندین تغییرات مورفولوژیکی توسط رامون ی کاخال باز می‌گردد، همانطور که در مورد آستروسیت‌های پروتوپلاسمی در ماده خاکستری (GM) که از آستروسیت‌های فیبروزی در ماده سفید (WM) مورفولوژیکاً متفاوت هستند، صدق می‌کند. با این حال، آستروسیت‌هایی که مورفولوژی و مکان‌های آناتومیک مختلف دارند، از نظر مولکولی و عملکردی در سراسر سیستم عصبی مرکزی و در مناطق خاص مغز نیز متفاوت هستند. جالب اینجاست که یک تحلیل جامع مولکولی از آستروسیت‌های ماده سفید از مناطق مختلف مغز هنوز وجود ندارد، زیرا منطقه‌بندی و ویژگی‌های مولکولی عمدتاً در مناطق ماده خاکستری یا ترکیب ماده خاکستری و سفید مطالعه شده‌اند.

نقش آستروسیت‌ها در سیستم عصب مرکزی

آستروسیت‌ها در سراسر مغز وجود دارند و سیستم عصبی را پوشش می‌دهند. آستروسیت‌ها سلول‌هایی با مورفولوژی پیچیده هستند که هزاران فرایند دارند و نواحی "شاخه‌دار" ویژگی‌دار را ایجاد می‌کنند. ریزترین فرایندها با سیناپس‌ها، رگ‌های خونی و سایر گلیا تماس دارند، جایی که نقش‌های حمایتی، فعال و هموستاتیک متعددی را ایفا می‌کنند.آستروسیت‌ها همچنین در بیماری‌ها دخیل هستند، همان‌طور که از تحلیل‌های مغز انسان‌های فوت‌شده و مطالعات گسترده کشت سلولی و مدل‌های موش دیده می‌شود.
با وجود پیشرفت‌های مهم، آستروسیت‌ها همچنان جمعیت سلولی کم‌مطالعه‌ای باقی می‌مانند و بسیاری از جنبه‌های آن‌ها هنوز باید بررسی شود. برخلاف نورون‌ها که بسیار متنوع هستند، آستروسیت‌ها به‌عنوان یک جمعیت عمدتاً همگن از سلول‌ها دیده می‌شوند. این موضوع پرسش مهمی را مطرح می‌کند: چگونه آستروسیت‌ها می‌توانند عمدتاً قابل تعویض باشند و در عین حال پاسخ‌های جداگانه و مختلف خود را مدیریت کنند؟ یکی از فرضیاتی که اخیراً برای توضیح این معما مطرح شده این است که آستروسیت‌ها یک جمعیت همگن از سلول‌های چسب‌مانند در مدارهای عصبی مختلف هستند و با اینکه این فرضیه به‌طور مکرر مطرح شده است، به‌جز در زمینه توسعه نخاع، این فرضیه به‌طور کامل آزمایش نشده است، هرچند شواهد نوظهوری وجود دارد که آن را در زمینه پیری و بیماری‌ها پشتیبانی می‌کند. علاوه بر این، یافته‌هایی که نشان می‌دهند آستروسیت‌های واکنشی با آستروسیت‌های سالم متفاوت هستند. به‌طور مستقیم تنوع آستروسیت‌ها را ثابت نمی‌کند؛ بلکه این مطالعات نشان می‌دهند که آستروسیت‌ها به‌طرز مهمی وقتی که با چالش مواجه می‌شوند تغییر می‌کنند.

آشکارسازی تنوع آستروسیت‌های ماده سفید

آستروسیت‌ها که به دلیل نقش حیاتی خود در حمایت از نورون‌ها و حفظ سلامت مغز شناخته شده‌اند، عمدتاً در ماده خاکستری (GM) که در پردازش اطلاعات نقش دارد، مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. اما آستروسیت‌های ماده سفید که از اتصالات عصبی بلندمدت حمایت می‌کنند، هنوز به خوبی درک نشده‌اند. این مطالعه یک شکاف بزرگ در دانش موجود را پر کرده و نشان می‌دهد که آستروسیت‌های ماده سفید یک جمعیت یکنواخت نیستند، بلکه از زیرگروه‌های مختلفی با نقش‌های تخصصی تشکیل شده‌اند. دکتر فیشر-استرنیاک می‌گوید: "یافته‌های ما دیدگاه سنتی مبنی بر اینکه آستروسیت‌های ماده سفید یک جمعیت همگن هستند را به چالش می‌کشد. در عوض، ما شواهد روشنی از زیرگروه‌های تخصصی، از جمله یکی با ظرفیت تکثیر قابل توجه پیدا کرده‌ایم که ممکن است برای ترمیم مغز به کار گرفته شود." پروفسور گوتز اضافه می‌کند: "چنان‌که قبلاً نشان داده‌ایم که آستروسیت‌های تکثیر شونده می‌توانند برای ترمیم به کار روند، ما از یافتن چنین آستروسیت‌هایی حتی در مغزهای سالم بسیار هیجان‌زده هستیم."

یک مخزن بالقوه برای ترمیم مغز

این مطالعه دو نوع مختلف از آستروسیت‌های ماده سفید قشر مغز را شناسایی کرد. یکی بیشتر در سراسر مغز توزیع شده و به طور تکاملی محافظت شده است و احتمالاً در حمایت از الیاف عصبی، تسهیل ارتباط سلولی و تنظیم متابولیسم دخالت دارد. دیگری زیرگروهی بسیار تخصصی است که عمدتاً در ماده سفید قشر مغز یافت می‌شود. این زیرگروه توانایی شگفت‌انگیزی در تکثیر دارد و تحت تأثیر مسیرهای خاصی است که شامل تعاملات با سلول‌های دیگر مغز می‌شود. مهم‌تر اینکه، محققان کشف کردند که برخی از این آستروسیت‌های تکثیر شونده می‌توانند از ماده سفید به ماده خاکستری مهاجرت کنند. این نشان می‌دهد که برخی مناطق ماده سفید ممکن است به عنوان یک مخزن پنهان برای تولید آستروسیت‌های جدید عمل کرده و احتمالاً به نگهداری مغز کمک کنند.

نتایج کسب شده

تحلیل اخیر ما از توالی‌یابی RNA تک‌سلولی (scRNA-seq) آستروسیت‌های دیانسفالی نشان داد که برخی زیرگروه‌ها بیان ژنی مشترک با آستروسیت‌های مناطق دیگر دارند، در حالی که برخی دیگر ویژگی‌های خاص منطقه‌ای دارند و بنابراین توزیع فضایی محدودتری دارند. در همان مطالعه، ما همچنین متوجه شدیم که بخشی از آستروسیت‌ها درجه‌ای از تکثیر را نشان دادند که از ایدهٔ آستروژنز بالغ در دیانسفالون پشتیبانی می‌کند، همانطور که بعدها در گایروس دنتاتوس (DG) نیز گزارش شد. این یافته‌ها این سوال را مطرح می‌کند که آیا این ظرفیت تکثیر ویژه به یک زیرگروه از آستروسیت‌ها در دیانسفالون و DG محدود است یا اینکه توانایی مشابهی در آستروسیت‌های مناطق دیگر مغز وجود دارد. بنابراین، ما بیان ژنی تک‌سلولی آستروسیت‌های ماده سفید را در مناطق مختلف (ماده سفید قشری/کپسول کوریسوس (WM/CC) و مخچه) و گونه‌ها (موش و انسان) بررسی کردیم. با مقایسه ویژگی‌های مولکولی آن‌ها با آستروسیت‌های ماده خاکستری، ویژگی‌های مشترک، خاص منطقه‌ای و خاص گونه‌ای را شناسایی کردیم. این تحلیل همچنین یک زیرگروه از آستروسیت‌ها در ماده سفید/کپسول کوریسوس موش را به‌عنوان منبعی برای ادامه آستروژنز نشان داد.

به سوی کاربردهای درمانی

کشف آستروسیت‌های تکثیر شونده در ماده سفید فرصت‌هایی را برای پزشکی بازسازی ایجاد می‌کند. با درک مکانیسم‌هایی که تکثیر آستروسیت‌ها را تنظیم می‌کنند، محققان ممکن است بتوانند درمان‌های جدیدی برای آسیب‌های مغزی و بیماری‌های نورودژنراتیو مانند مولتیپل اسکلروزیس که در آن سلامت ماده سفید مختل می‌شود، توسعه دهند. دکتر ریکاردو بوچی، نویسنده اول مطالعه می‌گوید: "این مطالعه فرصت‌های هیجان‌انگیزی را برای پزشکی بازسازی باز می‌کند. کشف آستروسیت‌های تکثیر شونده در ماده سفید امکان‌های جالبی را به ویژه در شرایطی که آسیب یا تحلیل ماده سفید وجود دارد، به نمایش می‌گذارد.

پایان مطلب/.