قد تأخذ الخلايا الدبقية وظائف كبيرة في أجزاء غير متوقعة من الجسم

قد تأخذ الخلايا الدبقية وظائف كبيرة في أجزاء غير متوقعة من الجسم

في طحال الفأر ، تختلط الخلايا الدبقية (الخضراء) والأعصاب (البيضاء) لأنها تلتف حول شريان صغير (وردي). جذبت هذه الروابط الوثيقة في العديد من الأجهزة انتباه العلماء.

توجد في الطحال والقلب والرئتين ، هل هذه الخلايا المهملة من النجوم؟

في مسرح الدماغ ، لطالما تم تصوير الخلايا العصبية على أنها النجوم ، مما أعاد الحياة إلى المشاهد الذهنية من خلال أدائها الكهربائي والكيميائي. ومع ذلك ، فإن العديد من الممثلين الخلويين في الدماغ البشري هم من الخلايا الدبقية ، ويفترض أن الممثلين الداعمين والممثلين وراء الكواليس.

لكن في العقود الأخيرة ، أظهرت الأدلة المتراكمة أن الخلايا الدبقية ليست مجرد لاعبين صغار يحافظون على استمرار العرض. إنهم في الواقع يلعبون أدوار البطولة في العديد من أهم أعمال الدماغ ، مثل التذكر والتعلم والتفكير.

وتشير أحدث الأبحاث إلى بيئة جديدة مفاجئة لقصة الخلايا الدبقية: خارج الدماغ. توجد مجموعات غامضة من الخلايا الدبقية في القلب والطحال والرئتين وأعضاء أخرى مختلفة. لكن لا أحد يعرف كيف سينسجمون في الحبكة. تشير التلميحات المبكرة إلى أن القصة ستكون جذابة.

بالفعل ، هناك أدلة محيرة تدور حول ما تفعله هذه الخلايا. يبدو أن الخلايا الدبقية تساعد في تنظيم ضربات القلب ، على سبيل المثال. تقع الخلايا الدبقية في الطحال بين الخلايا العصبية والخلايا المناعية - وهي مكان مثالي للتأثير على العلاقة بين الصحة والتوتر. ما الذي تفعله الخلايا الدبقية في الرئتين غير معروف بالضبط ، ولكن مهما كان الأمر يبدو مهمًا ، تشير التجارب المبكرة إلى أن الفئران التي ليس لديها خلايا دبقية في الرئة تموت.

تقول سارة أكرمان ، عالمة الأحياء العصبية في جامعة واشنطن في سانت لويس: "نأمل أن تؤدي حقيقة اكتشاف مجموعات الخلايا الدبقية الجديدة هذه في أعضاء فريدة إلى الكثير من المصابيح". مثل معظم الباحثين الذين يدرسون الخلايا الدبقية ، يركز أكرمان على الخلايا الدبقية داخل الدماغ.

إنها ترى إمكانات كبيرة في حفنة من الدراسات الجديدة التي تبحث في الخلايا الدبقية البعيدة. "سيكون هناك اكتشاف أنه في جميع هذه الأعضاء ، هناك خلايا دبقية متخصصة تدعم وظيفة الخلايا العصبية هناك ، ولكن أيضًا صحة الأعضاء بشكل عام."

يعتقد بعض العلماء أن فهم أدوار الخلايا الدبقية خارج الدماغ يمكن أن يكون له آثار كبيرة على صحة الإنسان ، مما يؤدي إلى طرق أفضل لعلاج اضطرابات القلب ومشاكل الجهاز المناعي وحتى سرطان الرئة.

يقول تاون لوكاس ، اختصاصي المناعة العصبية في جينينتيك في سان فرانسيسكو: "إذا واصلنا تجاهل هذه الخلايا ، فسيؤدي ذلك فقط إلى إبطاء عملنا". اكتشف مؤخرًا تفاصيل حول الخلايا الدبقية في طحال الفأر.

مسألة عائلية

في الدماغ ، هناك عدة أنواع من الخلايا الدبقية تحافظ على سير الأشياء. الخلايا الدبقية الصغيرة هي خلايا مناعية تحرس مسببات الأمراض وتساعد على تقليم وصلات الخلايا العصبية وأكثر من ذلك. تقوم الخلايا الدبقية قليلة التغصن بتغطية الألياف العصبية في المايلين ، مما يؤدي إلى زيادة سرعة الرسائل. توجه الخلايا النجمية نمو الخلايا العصبية ، وتنظم تدفق الدم وتؤثر على الإشارات بين الخلايا العصبية.

من السابق لأوانه معرفة مدى أهمية الخلايا الدبقية خارج الدماغ. ربما تمثل هذه الدراسات على الخلايا الدبقية مجالًا جديدًا مزدهرًا للبحث. أو ربما لم يتم حل اللغز أبدًا. يقول بروس رانسوم ، طبيب الأعصاب وعالم الأعصاب في جامعة مدينة هونج كونج ، وهو أيضًا رئيس تحرير المجلة العلمية Glia .

ومع ذلك ، فإن الخطوط الأولية المحتملة لمجموعات الخلايا الدبقية الموصوفة حديثًا تستحق المتابعة. يقول رانسوم: "نحن نبحث دائمًا عن تلك الفتحة الصغيرة التي يمكنك تكبيرها ورؤية شيء مهم حقًا". "هذا احتمال هنا."

يلتقي الجهاز المناعي بالجهاز العصبي

تم تسمية الخلايا الدبقية باسم الغراء ، المادة اللاصقة التي توجد فقط لتجمع الأشياء الأخرى الأكثر أهمية معًا. في الدماغ ، تقوم الخلايا الدبقية المختلفة بالكثير من الدعم. تحافظ الخلايا الدبقية التي تسمى الخلايا النجمية على تغذية الخلايا العصبية. الغزاة المكروغليا القتالية. وتعزل الخلايا الدبقية قليلة التغصن الأسلاك العصبية بمادة دهنية تسمى المايلين. ولكن من المعروف الآن أن الخلايا الدبقية لديها وظائف أكثر فخامة أيضًا ، بما في ذلك تغيير الإشارات التي تمر بين الخلايا العصبية ، وتوجيه نمو الخلايا العصبية وتقليم الوصلات العصبية التي تسمى المشابك العصبية ( SN: 8/22/15 ، ص 18 ).

يتمتع الباحثون بمعرفة جيدة بأدوار بعض الخلايا الدبقية خارج الدماغ. تساعد الخلايا الدبقية المعوية الأمعاء على هضم الطعام ، على سبيل المثال ، نوع من الخلايا الدبقية يسمى خلايا شوان ، الأخوات إلى الخلايا الدبقية قليلة التغصن في الدماغ ، تنشر المايلين على الأعصاب الطرفية للمساعدة في تسريع الإشارات على طول. أفاد العلماء في مجلة Science في عام 2019 أن خلايا شوان المتخصصة تُطلق أحاسيس الألم في الجلد. ولا يُعرف الكثير عن الخلايا الدبقية في الأعضاء الأخرى ، مثل الطحال الدبقي الذي يثير اهتمام لوكاس. قد يكون تسمية هذه الخلايا الدبقية أمرًا صعبًا ، لأن الخلايا تشترك أحيانًا في أوجه التشابه مع أنواع متعددة من الخلايا الدبقية الأخرى. في الوقت الحالي ، غالبًا ما يتم تجميع هذه الخلايا الدبقية الخارجية في واحدة من فئتين جامعتين ، خلايا شوان غير النخالية أو الخلايا الدبقية الساتلية.

في الدماغ ، الخلايا الدبقية المسماة الخلايا النجمية (الزرقاء) تحمي الخلايا العصبية (البرتقالية) وتقوي روابطها. ما يفعلونه في الأعضاء الأخرى هو علامة استفهام.

بدأ لوكاس عمله كعالم أعصاب في جامعة ستانفورد ، مع التركيز على الدماغ. ثم حول فأر تحت المجهر انتباهه. تم تعديل الفأر وراثيا بحيث يتوهج لونه الدبقي باللون الأخضر. عندما نظر لوكاس في جميع أنحاء الجسم ، رأى خلايا خضراء في كل مكان ، بما في ذلك في الطحال والعقد الليمفاوية والكلى والكبد والرئتين.

سرعان ما أسر الغشاء الدبقي الطحال مستشاره في ستانفورد ، طبيب الأعصاب ماريون بوكوالتر. تقول: "بدأت القراءة عن الطحال ، وفكرت ،" هذا رائع حقًا ". الطحال مليء بالخلايا المناعية. مثل العديد من الأعضاء ، يحتوي الطحال أيضًا على أعصاب تشكل جزءًا من الجهاز العصبي الودي في الجسم. يمكن لنظام التحكم هذا أن يوسع التلاميذ ويسرع معدل ضربات القلب ويؤدي إلى تعرق الجسم. يقول لوكاس ، الذي غالبًا ما يُطلق عليه "نظام القتال أو الهروب" ، يتحرك الجهاز العصبي السمبثاوي تحت التهديدات ، "سواء تعرضت للركل في الرأس ، أو طاردك نمر أو كانت لديك أشياء مرهقة في العمل."

يتقارب الجهاز العصبي الودي والجهاز المناعي في الطحال ، وقد تكون الخلايا الدبقية مهمة بشكل خاص في هذا الصدد. كشفت التجارب التي أجريت على الفئران عن وجود خلايا دبقية كبيرة ومعقدة في الطحال جنبًا إلى جنب مع محاور الخلايا العصبية المرسلة للرسائل. يقول بوكوالتر: "على بعد ميكرون فقط ، توجد خلايا مناعية". أفاد الباحثون في عام 2021 أن الخلايا الدبقية في الطحال في وضع مثالي للتواصل بين الجهاز العصبي والجهاز المناعي .

من خلال النظر في التعليمات الجينية داخل تلك الخلايا الدبقية الموجودة في الطحال ، أظهر لوكاس وزملاؤه أن الخلايا الدبقية في الطحال لديها المعدات الخلوية للتحدث بلغة كل من الخلايا المناعية والخلايا العصبية: يمكنهم استشعار الإشارات الكيميائية التي تصدرها الخلايا المناعية ويمكنهم ذلك . تحسس الإشارات الكيميائية التي ترسلها الخلايا العصبية. إن كيفية استخدام هذه الخلايا لهذه الآلية غير معروفة ، لكن النتائج تضع الطحال الدبقي ليكون بمثابة وسائل اتصال مهمة. يقول بوكوالتر إنه حتى تجارب لوكاس ، لم يكن لدى أي شخص أي أدلة حول سلوك الخلايا الدبقية.

يقول بوكوالتر إن إمكانية الاتصال بين الخلايا الدبقية والخلايا العصبية والخلايا المناعية في الطحال "لها آثار ضخمة محتملة". يمكن أن يؤدي الإجهاد وإصابات الدماغ مثل السكتات الدماغية إلى الإضرار بجهاز المناعة. بعد السكتة الدماغية ، على سبيل المثال ، يحرض الجهاز العصبي الودي على موت الخلايا المناعية التي تسمى الخلايا الليمفاوية B في الطحال ، والتي يمكن أن تؤدي إلى التهابات خطيرة. تلعب الخلايا المناعية أيضًا دورًا في اضطرابات المناعة الذاتية مثل التصلب المتعدد والتهاب المفاصل الروماتويدي ، والتي يمكن أن تندلع عند الأشخاص الذين يعانون من الإجهاد. إذا كانت الخلايا الدبقية تؤثر على الخلايا المناعية ، فربما يمكن تعديل سلوكها لمنع حدوث مثل هذه التفجيرات.

في طحال الفأر ، تقع الخلايا الدبقية بجانب الأعصاب التي تشكل جزءًا من الجهاز العصبي الودي ، بالإضافة إلى الخلايا المناعية المسماة الخلايا الليمفاوية البائية. هذا التقارب الوثيق يضع الخلايا الدبقية كوسيط للمعلومات المحتملة بين الجهاز العصبي وجهاز المناعة.

البحث حتى الآن أولي. لم يتضح بعد ما إذا كانت هذه الخلايا الدبقية في الطحال ترسل في الواقع رسائل بين الجهاز العصبي والجهاز المناعي ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما هي نتائج تلك المحادثات. يقول بوكوالتر إنه من السابق لأوانه القول بأي قدر من اليقين أن الخلايا الدبقية في طحال الناس متورطة في اضطرابات المناعة الذاتية. لكن الفكرة أثارت اهتمامها.

تقول إن دراسة هذه الخلايا الغامضة في الأعضاء تبدو وكأنها نوع مختلف من العلم. إنها أصعب من مجرد محاولة العثور على قطعة مفقودة من اللغز. "يبدو الأمر كما لو أننا حصلنا للتو على أحجية ، ولم يتم تصنيف القطع ولا توجد صورة على الصندوق."

القلب النابض

يمكن العثور على لغز مماثل في القلب.

كان كودي سميث ، الذي يدرس البيولوجيا العصبية في جامعة نوتردام في إنديانا ، مدركًا جيدًا أن القلب مليء بالخلايا العصبية. يُعتقد أن معظم الخلايا العصبية لها خلايا دبقية قريبة ، وكان سميث حريصًا على العثور على الخلايا الدبقية في القلب. جنبا إلى جنب مع طالبة الدراسات العليا نينا كيكل كوري ، ذهب سميث للبحث عنهم. يقول: "لم يكن لدينا حقًا أي فكرة عما يمكن توقعه".

اتضح أن مجموعة من الدبقية تقطن في قلوب الزرد. ذكرت سميث وكيكل كوري العام الماضي في PLOS Biology أن هذه الخلايا ، التي أُطلق عليها اسم الرابطة القلبية الدبقية ، تظهر مبكرًا في تطور أسماك الزرد وتستمر في الانتشار وتشكل شبكة رقيقة حول القلب .

في أسماك الزرد ، على الأقل ، تقوم هذه الخلايا الدبقية بعمل مهم: فهي توجه تطور القلب وتنظم ضربات القلب. عندما عبث الباحثون بالخلايا ، زادت معدلات ضربات قلب الأسماك. يقول سميث إن هذا تأثير غير عادي. عادة ، تؤدي الاضطرابات التي تصيب خلايا القلب إلى إبطاء معدل ضربات القلب.

على قلب الزرد (الأحمر) ، تشكل الدبقية (الخضراء) بنية شبيهة بالخلايا العصبية (زرقاء) ووصلاتها. تساعد هذه الخلايا الدبقية ، المسماة بالارتباط القلبي الدبقي ، في تنظيم ضربات القلب.

من خلال النظر في مجموعات البيانات الأخرى التي تصنف الجينات النشطة في خلايا قلب الإنسان والفأر ، وجد الباحثون خلايا تحتوي على مجموعات مماثلة من الجينات النشطة للقلب الدبقية في أسماك الزرد. تشير الجينات المشتركة إلى أن هذه الخلايا الدبقية قد تكون في قلوب العديد من الأنواع. يقول سميث إن هذه البيانات "تدعم فكرة أنهم في البشر".

بعض اضطرابات القلب الخلقية لها عيوب في مسار تدفق القلب ، حيث يخرج الدم إلى الشريان. هذا أيضًا هو المكان الذي ظهرت فيه هذه الخلايا الدبقية لأول مرة في وقت مبكر من تطور أسماك الزرد. يقول سميث إنه من الممكن أن تكون هذه الخلايا الدبقية متورطة في مشاكل قلب الإنسان. ويحذر قائلاً: "نحن في مثل هذه المرحلة المبكرة من هذا العمل". "أتمنى أن يكون لدينا المزيد من الإجابات."

المؤامرة يثخن

التحقيقات في الخلايا الدبقية في الطحال والدماغ ليست سوى البداية. قد تعتمد الأعضاء في جميع أنحاء الجسم على الخلايا الدبقية ، وتلميحات بحثية أخرى. ظهرت الخلايا الدبقية في الرئتين ، على سبيل المثال ، وجدت هناك في الفئران بواسطة بكوالتر وغابرييلا سواريز ميير ، طالبة الدراسات العليا عندما تم الانتهاء من العمل.

يقول لوكاس إن الخلايا الدبقية في الرئة قد تشارك في التنفس وتبادل الأكسجين في الشعيرات الدموية ، لكن التفاصيل ضئيلة. تشير تجارب لوكاس الأولية إلى أن هذه الخلايا الدبقية مهمة للغاية: عندما يستخدم الباحثون مادة سامة لقتل الخلايا الدبقية في الرئتين ، "تموت جميع الحيوانات".

يدرس لوكاس في عمله الحالي دور الخلايا الدبقية المحتمل في السرطان. يقول لوكاس إن أورام الرئتين (وأيضًا في الكبد والبنكرياس) لها أعصاب مرتبطة بها ، وتلتف الخلايا الدبقية حول تلك الأعصاب. وجد باحثون آخرون في طبق معمل أن خلايا شوان ستنمو باتجاه الخلايا السرطانية . يقول لوكاس إن سلوك الخلايا الدبقية التي تبقى بالقرب من الورم أصبح الآن سؤالًا مهمًا.

الحصول على الهواء

في رئة الفأر ، تلتف الخلايا الدبقية (الخضراء) حول حزم الأعصاب السميكة ( أ ) التي تنتقل عبر الرئة والأعصاب الشبكية التي تحيط بالشعب الهوائية الكبيرة والصغيرة ( ب و ج ). تلتف الخلايا الدبقية أيضًا حول أعصاب الأوعية الدموية ( د ) والممرات الهوائية الصغيرة ( هـ ). يشير هذا التشريح المتنوع إلى بعض الطرق التي قد تساعد بها الخلايا الدبقية في الرئة في تبادل الأكسجين.

سيتطلب فهم الخلايا الدبقية في الجسم وربما تجنيدها لمحاربة المرض أكثر من مجرد فهم على المستوى السطحي. تعد التقنيات التي تكشف عن كيفية استخدام الخلايا الفردية لمجموعات مختلفة من الجينات بإلقاء نظرة أعمق على الخلايا الدبقية في الجسم. تقدم طرق الوسم الجينية الأخرى طريقة لرصد هذه الخلايا الدبقية المحيرة في الحيوانات الحية. ستسمح لنا الأدوات بالانتقال من "حسنًا ، إنهم موجودون" إلى "ماذا يفعلون؟" يقول أكرمان ، عالم الأعصاب في جامعة واشنطن.

لا يزال علماء الأحياء الدبقية الذين ينظرون إلى ما وراء الدماغ في بداية نصهم. "ما الخلايا الموجودة هنا وكيف تعمل معًا؟" يسأل لوكاس. "نحن نبدأ من المربع الأول."

يقول أكرمان إن كونك خارج الدماغ يضع هذه الخلايا الدبقية في وضع جيد لتكون أهدافًا محتملة للعلاجات. يصعب الوصول إلى الدماغ بالأدوية ، لأنه مختبئ في الحاجز الدموي الدماغي الوقائي. خلايا الدماغ أيضًا أقل قدرة على إصلاح نفسها من الخلايا الموجودة في الجهاز العصبي المحيطي. وتقول: "قد نكون قادرين على إحداث تغيير إيجابي بطريقة أكثر فاعلية من محاولة إجراء إصلاح مباشر في الدماغ أو النخاع الشوكي".

من السابق لأوانه تحديد ما إذا كانت الخلايا الدبقية الموجودة خارج الدماغ جزءًا من نفس القصة مثل الخلايا الدبقية في الدماغ. يقول رانسوم ، من جامعة مدينة هونج كونج ، إن تنوع الخلايا الدبقية الموجودة خارج الدماغ قد ينتهي به الأمر إلى أجزاء فردية من بيولوجيا متباينة ، ولا تتحد أبدًا في مخطط ذي صلة بالجهاز العصبي بأكمله. يقول: "أعتقد أنه عمل مثير ومثير للاهتمام ، وأعتقد أنه من المبرر تمامًا دراسته بالكامل". في الوقت الحالي ، ليس هناك من يخبرنا إلى أين ستأخذنا قصة الخلايا الدبقية.