كشف باحثون في جامعة تل أبيب عن الآلية الخلوية التي يستخدمها بروتين بيتا أميلويد

لقد تم إثبات العلاقة بين زيادة بروتين بيتا أميلويد ومرض الزهايمر منذ فترة طويلة، لكن دراسة نشرت اليوم في مجلة Nature Neuroscience وجدت أن البروتين له دور في نقل المعلومات حتى في الدماغ السليم، وأن نقصه خطير أيضًا

في دراسة نشرت اليوم في النسخة الإلكترونية من المجلة العلمية Nature Neuroscience، نجح فريق من الباحثين بقيادة الدكتورة إينا سلوتسكي من قسم الفسيولوجيا وعلم الصيدلة في كلية ساكلر للطب بجامعة تل أبيب في فك أحد الألغاز المحيطة بمرض الزهايمر - الوظيفة الطبيعية لبروتين بيتا -أميلويد.
حتى الآن، ارتبط وجود فائض من هذا البروتين بالتدهور المعرفي في مرض الزهايمر، ولكن اتضح أن هذا البروتين له دور فسيولوجي مهم في الدماغ السليم أيضًا - فهو ينظم نقل الإشارات بين المشابك العصبية في الحصين، منطقة الدماغ المسؤولة عن التعلم والذاكرة.
الطلاب الذين يقودون البحث هم إفرات أبراموف وبتاح دوليف، إلى جانب هيلا فوجل وإيال روف من قسم الفسيولوجيا وعلم الأدوية في كلية الطب ساكلر في جامعة تل أبيب، بالتعاون مع جوزيفا سيكتوستو من جامعة ملبورن في أستراليا.

وفقا للدكتور سلوتسكي، فإن الإشارة الشائعة إلى بيتا أميلويد كانت عبارة عن بروتين سام. "أظهر بحثنا أن الأمر أكثر تعقيدًا. ومن المعروف أن زيادة تركيز البروتين يؤدي إلى انخفاض عدد المشابك العصبية وإتلاف العملية الخلوية المسؤولة عن التعلم والذاكرة (اللدونة التشابكية). أثبتت مجموعة الدكتور سلوتسكي أن هذا البروتين له دور فسيولوجي مهم في نقل المعلومات في الشبكات العصبية. "ولدهشتنا، اكتشفنا أن الانخفاض الكبير في تركيز البروتين يضر أيضًا بالعملية الخلوية المسؤولة عن التعلم والذاكرة. وهذا يعني أن التركيز الأمثل لبيتا أميلويد مطلوب لنقل المعلومات ومعالجتها بشكل سليم، في حين أن انخفاض أو زيادة كمية منه يعطل العملية."

معظم الدراسات التي بحثت تأثير البروتين حتى الآن استخدمت طرقًا وراثية لتخليق فئران معدلة وراثيًا يفرز دماغها بيتا أميلويد بشكل متزايد. هذه الطرق كنموذج للمرض لها مشكلتان: أولا، أنها لا تسمح بدراسة العمليات الأولية التي تسبب المرض لأن البروتين يبدأ بالتراكم من بداية فترة التطور. ثانيًا، إنها ذات صلة بنوع واحد فقط من المرض، وهو مرض الزهايمر ذو الخلفية العائلية الذي يظهر في سن مبكرة وينتج عن طفرات جينية. وبحسب الدكتور سلوتسكي فإن هذا النوع لا يشكل سوى حوالي واحد بالمئة من إجمالي مرضى الزهايمر.

وتشير الدراسات الحديثة إلى أن النوع الشائع من المرض، والذي يظهر فيه مرض الزهايمر في سن متأخرة وبشكل متقطع، قد ينجم عن تلف آلية تحلل البروتين وليس عن الإفراط في إنتاجه. لذلك، اختار الدكتور سلوتسكي استخدام نهج مختلف، تمكن من خلاله فهم العمليات المبكرة، التي هي أساس المرض. فبدلاً من تربية الفئران التي تعاني من خلل وراثي يزيد من إنتاج بيتا أميلويد، يتم تثبيط إنزيم النيبريليسين، الذي يشارك في تحلل بيتا أميلويد.

"وتبين الدراسة أن تثبيط نشاط النيفريليسين يزيد من كمية البروتين، وهو ما يسبب في الواقع زيادة في النشاط التشابكي والأعصاب في فترة زمنية قصيرة، وليس انخفاضا في كميته، كما أظهرت الدراسات السابقة في فترات طويلة من وقت. إن استخدام الأساليب العلمية المتطورة، بما في ذلك الأساليب البصرية والجزيئية والكهربية الفيزيولوجية، أدى إلى نفس النتيجة. ونظرًا لحقيقة أن نشاط النيفريليسين يتناقص مع تقدم العمر، فإن زيادة النشاط الخلفي للمشابك العصبية قد تكون خطوة أولية تسبب انخفاضًا في الذاكرة والقدرة المعرفية في حالات المرض المتفرقة.
ترتبط هذه النتيجة بدراسة أجريت على البشر أجراها البروفيسور بيكنر من جامعة هارفارد، والتي أظهرت أن هناك علاقة بين مستوى نشاط خلفية الدماغ وحجم مجموعات بيتا أميلويد: في تلك المناطق التي يوجد فيها نشاط متزايد في الدماغ. في بداية المرض، ظهرت مجموعات كبيرة من بيتا أميلويد لاحقًا.

هذا هو المشروع الأول للدكتور سلوتسكي في مجال مرض الزهايمر. ووفقا لها، لم يكن المشروع ممكنا دون الفهم الأساسي لعلم وظائف الأعضاء والفيزياء الحيوية للجهاز العصبي. "فقط فهم المبادئ الفسيولوجية المسؤولة عن نشاط الأعصاب، بالتوازي مع تطوير أساليب مبتكرة، سيؤدي إلى حل حقيقي، مما سيمنع تطور العمليات المرضية."

وخلاصة القول أن استنتاجات الدراسة هي:
1. بيتا أميلويد له دور فسيولوجي في نقل الإشارات في الشبكات العصبية.
2. يؤدي التركيز المنخفض جدًا للبروتين إلى إتلاف الآلية الخلوية المسؤولة عن التعلم والذاكرة.
3. تشكل زيادة النشاط الخلفي للخلايا العصبية المرحلة الأولية التي تسبب اضطرابات عصبية في المرض.