كيف يتم تجديد مخزون هرمون الأوكسيتوسين في محطات الإطلاق في الدماغ حيث يتم إفرازه في مجرى الدم؟
في بعض الأحيان، تطغى موجة من السعادة على الآباء الجدد الذين ينظرون إلى طفلهم أو الزوجين المحبين الذين يتبادلان النظرات. هرمون الأوكسيتوسين هو المسؤول عن موجة الفرح المفاجئة. لكن الأوكسيتوسين ليس هرمون الحب فحسب، بل إنه يلعب دورًا في التفاعل الاجتماعي الطبيعي، وفي الولادة والرضاعة الطبيعية، وكذلك في التحكم في التوتر والشهية. اكتشف العلماء في معهد وايزمان للعلوم مؤخرًا كيف يتم تجديد إمدادات الأوكسيتوسين في محطات الإطلاق في الدماغ حيث يتم إفرازه في مجرى الدم. قد تؤدي النتائج التي توصلوا إليها إلى تطوير الأبحاث حول الاضطرابات المختلفة، مثل مرض التوحد، والتي يشتبه في أنها مرتبطة بمستويات الهرمون وطريقة إفرازه.
يتم إنتاج الأوكسيتوسين في منطقة من الدماغ تعرف باسم منطقة ما تحت المهاد ومن هناك يتم نقله إلى الغدة النخامية حيث يتم إفرازه إلى بقية الجسم. قام البروفيسور جيل ليبكوفيتش وأعضاء مجموعته من قسم البيولوجيا الجزيئية للخلية بفحص أدمغة أسماك الزرد الصغيرة والشفافة لفهم الآلية الخلوية التي تحافظ على إمدادات كافية من الأوكسيتوسين في مناطق إفراز الهرمونات. يقول البروفيسور ليبكويتز: "في سمك الزرد، كما هو الحال في البشر، يتم تعبئة الهرمون في الحويصلات، وهي نوع من الكبسولات الدهنية التي تنتقل من جسم الخلية إلى المشابك العصبية - الوصلات بين الخلايا العصبية".
من أجل مراقبة ما يحدث في المشابك العصبية للزريعة عن كثب، قام الباحثون، بقيادة باحث ما بعد الدكتوراه الدكتور سافاني أنبلاغان وعالمة الطاقم الدكتورة جين لاكمان، بدمج أساليب الفحص المجهري والهندسة الوراثية المتقدمة. يقول البروفيسور ليبكوفيتش: "إن حقيقة أننا نستطيع أن نرى تحت المجهر ما يحدث في دماغ الزريعة، وصولاً إلى دقة الفقاعات الفردية (حوالي 130 ميكرون فقط)، تسمح لنا بمراقبة - في الكائن الحي - رحلة الهرمون من موقع إنتاجه وتعبئته الأولي في جسم الخلية العصبية وحتى نقطة إفرازه في المشبك في الجزء البعيد من الخلية.
في الثدييات، عندما يكون هناك خطر الجفاف، يتم إطلاق الأوكسيتوسين الذي يشير إلى الكلى للحفاظ على المياه. على الرغم من أن أسماك الحمار الوحشي تعيش في المياه العذبة، إلا أن إضافة الملح إلى بيئتها يخلق تأثيرًا مشابهًا للجفاف. لذلك، لحث أسماك المنوة على إفراز الأوكسيتوسين، أضاف الباحثون الماء المالح إلى الحوض. اكتشف الباحثون أنه في بيئة مالحة، يتم إطلاق الأوكسيتوسين بسرعة من الفقاعات الموجودة في المشابك العصبية، وعندما يتم غسل الملح - يتم تجديد مخزون الأوكسيتوسين فيها.
تم تحديد بروتين شائع يسمى الأكتين، والمعروف بشكل أساسي بأنه مادة هيكلية في الخلية، باعتباره رأس خيط لفهم عملية تجديد الأوكسيتوسين. عندما تتجمع العديد من جزيئات الأكتين معًا، فإنها تشكل أليافًا طويلة في عملية تعرف باسم البلمرة. ورأى الباحثون أن هذه الألياف تحيط بالفقاعات الموجودة في المشابك العصبية، ومن أجل فهم دورها بشكل أفضل، استخدموا أدوات وراثية لتعطيل عملية تجميعها في الخلايا العصبية التي تنتج وتطلق الأوكسيتوسين. وفي وقت لاحق، طور الباحثون "كاشفات" جزيئية فلورية تسمح بمراقبة ألياف الأكتين وفقاعاته تحت المجهر، واكتشفوا أن العملية الديناميكية لتكسير ألياف الأكتين وإعادة تكوينها هي التي تضمن مستويات ثابتة من الأوكسيتوسين في الجسم. المشبك عن طريق تنظيم تراكم الفقاعات.
وفي تجارب إضافية، اكتشف الباحثون المزيد من الجزيئات التي تؤثر على تراكم هذه الفقاعات في المشبك العصبي، وبالتالي تلعب أيضًا دورًا في تجديد إمدادات الأوكسيتوسين. وقد أظهرت الدراسات السابقة أن نفس الجزيئات تلعب أيضًا دورًا مركزيًا في عملية تفكيك وتجميع الأكتين التي تحدث أثناء إنشاء وتوجيه المحاور - وهي امتدادات الخلايا العصبية المستخدمة للتواصل بين الخلايا العصبية في الدماغ. يقول البروفيسور ليبكويتز: "اتضح أنه بعد انتهاء نمو المحور العصبي، تغير آلية بلمرة الأكتين غرضها للحفاظ على الكميات المثلى من هرمون الأوكسيتوسين المتاحة".
"من الممكن محاكاة عملية تجميع وتفكيك الأكتين الذي ينظم حركة الفقاعات لتنظيم عدد الحقائب على حزام نقل الأمتعة في المطار. إذا تحرك الحزام الناقل بسرعة كبيرة، فلن يتمكن الحمالون من مواكبة ذلك - وإذا كان بطيئًا جدًا، فسيقوم الركاب بإفراغه من الأمتعة بسرعة. وفي كلتا الحالتين، في نهاية المطاف سوف ينفد الحزام الناقل. وبناءً على ذلك، مع مرور الوقت، قد تؤدي التغييرات الصغيرة في كفاءة عملية نقل الفقاعات إلى حدوث عيوب أكبر في الجسم"، كما يقول البروفيسور ليبكوفيتش. "بما أن هناك دلائل تشير إلى أن النشاط غير الطبيعي للأوكسيتوسين - أو نقصه - متورط في مرض التوحد، فإن هذه النتائج ستوفر بالتالي اتجاهات بحثية جديدة حول هذا الاضطراب. كما أن الجزيئات التي حددناها قد تكون لها دور في تنظيم الهرمونات الأخرى التي يتم إطلاقها في الدماغ."
كما شارك في الدراسة مايكل جليكسبيرج والدكتورة لودميلا جوردون من مختبر ليبكوفيتش، والدكتور رون روثكوبف من وحدة المعلوماتية الحيوية، والدكتور تالي دادوش والدكتور إيال شمعوني من وحدة البنية التحتية للبحوث الكيميائية.
في الخلية العصبية للجرذ التي تنتج الأوكسيتوسين، هناك حوالي 15 فقاعة تحمل هذا الهرمون، وفي كل فقاعة حوالي 85 من جزيئاته.
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
