بالإضافة إلى دوره في الكبد، يشارك إنزيم ASL في إنتاج الدماغ للناقل العصبي النوربينفرين. قد يؤدي نقص هذا الناقل العصبي إلى اضطرابات معرفية مختلفة، بما في ذلك اضطراب نقص الانتباه وفرط النشاط
في بحثها الأخير، دخلت الدكتورة أييليت إيرز إلى منطقة جديدة بالنسبة لها - الدماغ البشري. بدأت الرحلة إلى هناك بعد اكتشاف مفاجئ لدى مرضى يعانون من مرض وراثي نادر، يتميز بنقص إنزيم ASL الذي يعمل في الكبد لتحويل الأمونيا إلى بول، وهي مادة تفرز من الجسم في البول. عرف الدكتور إيريز وأطباء آخرون أن المرضى الذين يعانون من هذا المرض يعانون من اضطرابات إدراكية غير مبررة. وحتى عندما يتم تشخيص المرض وعلاجه في سن مبكرة -أحيانًا عن طريق زراعة الكبد- وعودة مستويات الأمونيا في الجسم إلى وضعها الطبيعي، فإن المرضى يميلون إلى المعاناة من التشنجات وتأخر في نموهم المعرفي.
دفعت هذه النتائج الدكتور إيريز إلى الافتراض أنه بالإضافة إلى دوره في الكبد، يلعب إنزيم ASL أيضًا دورًا في الدماغ. وفي دراسات سابقة، اكتشف الدكتور إيريز أن ASL ضروري لإنتاج أكسيد النيتريك (NO) - وهو جزيء إشارة يوسع الأوعية الدموية ويشارك في العديد من العمليات البيولوجية الأخرى في الجسم والدماغ. وفي دراستهم الحالية، التي نشرت مؤخرا في المجلة العلمية Cell Reports، قام أعضاء مجموعتها في قسم المكافحة البيولوجية في معهد وايزمان للعلوم، بقيادة طالب البحث شاؤول ليرنر، باختبار ما إذا كان ASL يشارك في التحكم في وظائف المخ من خلال النيتروز. أكسيد.
أولاً، قام العلماء بتخطيط تعبير ASL في الدماغ ووجدوا أن الإنزيم يتم التعبير عنه بشكل رئيسي في منطقة جذع الدماغ التي تسمى locus coeruleus ("البقعة الزرقاء" باللاتينية). وتشارك هذه المنطقة من الدماغ في التحكم في الوظائف التي تتطلب الاهتمام، مثل التعلم والذاكرة، وكذلك الاستجابة للتوتر ومختلف العمليات الفسيولوجية الأخرى. هذه المنطقة هي موقع الإنتاج الرئيسي للناقل العصبي النورإبينفرين، المعروف أيضًا باسم النورإبينفرين.
بعد ذلك، قام العلماء بإنشاء فئران لا يتم التعبير فيها عن إنزيم ASL في هذه المنطقة من الدماغ، وقارنوا التعبير الجيني ومستويات البروتين المختلفة في هذه الفئران والفئران العادية. وأظهرت المقارنات أن نقص ASL أدى إلى انخفاض مستويات أكسيد النيتريك، مما أدى بدوره إلى انخفاض مستويات ونشاط إنزيم TH الضروري لإنتاج النورإبينفرين. قد يؤدي نقص النورإبينفرين إلى مشاكل إدراكية وفسيولوجية وسلوكية، بما في ذلك فرط النشاط واضطراب نقص الانتباه وفرط النشاط.
للتأكد من أن هذه هي بالفعل سلسلة الأحداث البيوكيميائية التي تربط بين نقص ASL واختلال وظائف المخ، أجرت مجموعة الدكتور إيرز سلسلة من التجارب بالتعاون مع مجموعات البحث للبروفيسور مناحيم سيغال والبروفيسور ألون تشين من قسم المعهد. علم الأحياء العصبي. وأظهرت التجارب أن الفئران المعدلة وراثيا تفاعلت مع التوتر بطريقة غير طبيعية من الناحية الفسيولوجية والسلوكية. بالإضافة إلى ذلك، كانت هذه الفئران تميل إلى التشنج. كانت الأعراض في الفئران مشابهة لتلك المميزة للمرضى الذين يعانون من نقص ASL أو خلل في الموضع الأزرق. وقد خفت هذه الأعراض أو اختفت بشكل ملحوظ عندما تلقت الفئران مكملات أكسيد النيتروز.
في الواقع، أشارت دراسة سابقة أجراها الدكتور إيريز بالفعل إلى أن إنزيم ASL يؤثر على الدماغ من خلال أكسيد النيتريك. خلال بحث ما بعد الدكتوراه، أعطت الدكتورة إيرز مكملاً من أكسيد النيتروز لطفل يعاني من نقص مستوى ASL لعلاج ارتفاع ضغط الدم لديه. لقد انخفض ضغط الدم، ولكن من المدهش أن العلاج أدى أيضًا إلى تحسين قدراته المعرفية - مدى انتباهه، وذاكرته اللفظية، وحتى مهارته في الشطرنج. "ستكون هناك حاجة لتجارب سريرية لتحديد ما إذا كانت مكملات أكسيد النيتروز يمكن أن تحل مشاكل فرط النشاط أو الانتباه والتركيز لدى عامة السكان، وخاصة لدى السكان الذين يعانون من نقص ASL"، تشرح الدكتورة إيريز، التي ترتدي قبعتها أيضًا. باحث، ويعمل أيضًا طبيبًا متخصصًا في أمراض الأطفال الوراثية. "لكن ربما لن يضر إذا قام آباء الأطفال الذين يعانون من هذا النوع من الاضطراب بإضافة الأطعمة الغنية بأكسيد النيتروجين، مثل السبانخ، إلى قائمة طعام أطفالهم."
وتضيف: "قد تتضرر وظائف المخ نتيجة العديد من التغيرات الجينية". "المتلازمات الوراثية النادرة، مثل نقص ASL، تسمح لنا بتمييز كيفية تأثير اضطراب وراثي معين على الحالات المعقدة التي تتميز بالعديد من التغييرات، مثل اضطراب فرط الحركة ونقص الانتباه." يضيف ليرنر: "إن الفهم الأعمق لنشاط ASL في الدماغ قد يسلط الضوء على وظائف المخ المختلفة، بل ويمنحنا أدوات جديدة للتحكم الأيضي في إنتاج النورإبينفرين."
وشارك في الدراسة أيضًا الدكتورة ألميرا أندريجنوفا من مستشفى بون الجامعي؛ الدكتورة سيما فيربيتسكي من قسم علم الأعصاب في معهد وايزمان للعلوم؛ د. رايا إيلام، د. يائيل كوبرمان، د. ميخائيل تسوري، ود. يوري كوزنيتسوف من قسم الموارد البيطرية في المعهد؛ والدكتور ألكسندر برانديس وتابي ميلمان من قسم البنى التحتية لأبحاث علوم الحياة؛ الدكتور رام مزكيرت من جامعة تل أبيب؛ والدكتور روبرت مكارتر من جامعة جورج واشنطن؛ والبروفيسور سانديش ناجاماني من كلية بايلور للطب.
تقدر نسبة حدوث المرض الوراثي النادر الذي يتميز بنقص إنزيم ASL بحوالي 1 من كل 70,000 ولادة.
