ألم القص: تم التعرف على البروتين المرتبط بحساسية الألم

ملخص: يعمل بروتين يسمى Kif2a بمثابة “بستاني” للخلايا العصبية الحسية، ويتحكم في نمو محورها العصبي. يعد إجراء التقليم هذا مهمًا لإدارة حساسية الألم. أظهرت الفئران المعدلة وراثيًا والتي تفتقر إلى Kif2a زيادة في كثافة المحور العصبي وحساسية الألم بمرور الوقت. ومع ذلك، فإن الآلية التعويضية تقلل من حساسية الألم على المدى الطويل، مما يوفر رؤى محتملة لإدارة الألم المزمن.

مفتاح الحقائق:

1. ينظم بروتين Kif2a نمو محور عصبي في الخلايا العصبية الحسية، مما يؤثر على حساسية الألم.
2. يؤدي غياب Kif2a إلى انخفاض كثافة المحور العصبي وزيادة حساسية الألم.
3. تعمل الآلية التعويضية على تقليل حساسية الألم بمرور الوقت.

مصدر: معهد وايزمان للعلوم

مثل قمم الأشجار التي تصل إلى السماء لاستشعار ضوء الشمس، فإن الخلايا العصبية الحسية لدينا – التي تجمع معلومات حول ما يحدث داخل الجسم وما حوله – تنمو امتدادات طويلة ومعقدة تسمى المحاور.

تنتشر هذه الامتدادات في جميع أنحاء الجسم وتثير أحاسيس مختلفة استجابة لمحفزات مختلفة. ولكن من هو البستاني المستدام الذي يضمن عدم نمو هذه الامتدادات مع مرور الوقت؟

وفي دراسة نشرت في تقارير الخليةاكتشف البروفيسور أبراهام يارون وفريقه في أقسام العلوم الجزيئية الحيوية وعلم الأعصاب الجزيئي في معهد وايزمان للعلوم بروتينًا تنظيميًا ينظم القرارات العصبية.

نتائج الدراسة، التي تسلط الضوء على الآليات التي تنظم حساسية الألم لدينا، يمكن أن تمهد الطريق لتطوير أساليب جديدة لإدارة الألم المزمن.

تُزرع أجسام الخلايا العصبية الحسية على طول العمود الفقري، وللقيام بعملها بشكل صحيح، ينقسم كل منها إلى قسمين مع نمو المحور العصبي: ينمو فرع واحد في اتجاه الجهاز العصبي المركزي. وينتشر البعض الآخر إلى أجزاء مختلفة من الجسم.

هذه المحاور طويلة بشكل لا يصدق. يمتد أطولها من قاعدة العمود الفقري إلى أصابع القدم. وعندما تصل إلى الطبقات الخارجية من الجلد، فإنها تتفرع إلى “أشجار” معقدة تراقب الحرارة والألم واللمس والمحفزات الأخرى.

في دراسة أجريت عام 2013، وجدت مجموعة يارون البحثية أن أحد البروتينات التنظيمية للهيكل الخلوي، المعروف باسم Kif2a، مطلوب لتقليم المحاور العصبية أثناء تطور الجهاز العصبي في أجنة الفئران، وأن غياب هذا البروتين يسبب فرط النمو. قوالب في أنسجة جلد الجنين.

في الدراسة الجديدة، قام فريق بقيادة الباحثة سواكاتا داي بفحص ما يحدث في الفئران البالغة. واجه الباحثون في البداية تحديًا كبيرًا: لم تتمكن الفئران من البقاء على قيد الحياة دون الجين الذي يشفر هذا البروتين التنظيمي، لذلك كان على العلماء إجراء هندسة وراثية لفأر يتم فيه إسكات جين Kif2a فقط في الخلايا العصبية الحسية.

باستخدام هذه الفئران المعدلة وراثيا، اكتشف الباحثون أن بروتين Gif2A يستمر في العمل كبستاني بعد الولادة، ويؤدي غيابه إلى نمو “الأعشاب الضارة”: ينقسم كل محور عصبي من الوالدين إلى المزيد من الفروع الابنة.

وجد الباحثون زيادة طفيفة في كثافة المحاور العصبية في جلد الفئران البالغة من العمر شهرًا والتي تفتقر إلى الجين المشفر لـ Kif2a؛ وبعد ثلاثة أشهر، ساء الوضع.

وخلص العلماء إلى أن وظيفة البروتين تلعب دورا هاما في الخلايا العصبية الحسية طوال الحياة، وأن آثار نقص البروتين تصبح أكثر وضوحا مع تقدم العمر.

لكن هل يؤثر نقص البروتين على الحساسية للتحفيز والألم؟ يوضح يارون: “خلال الشهر الأول بعد الولادة، لم تظهر الفئران حساسية متزايدة للمنبهات في التجارب المختلفة التي أجريناها، على الرغم من الزيادة الطفيفة في كثافة المحاور الحسية على جلدها”.

“ومع ذلك، بعد ثلاثة أشهر، أظهروا حساسية متزايدة للألم والحرارة، وزادت شدة استجابتهم لهذه المحفزات وازداد طول هذه الاستجابة، في حين ظلت حساسية اللمس دون تغيير”.

وللتحقق مما إذا كانت هذه الحساسية المتزايدة للألم مرتبطة بتغير هيكلي في نهايات المحاور العصبية، تعاون داي وزملاؤه مع باحثين في الجامعة العبرية في القدس – البروفيسور. ألكسندر بينستوك و د. ابتكر عمر بركاي، وهو طالب باحث في مختبره، نموذجًا حاسوبيًا يحاكي العلاقات بين التغيرات الهيكلية والنشاط العصبي.

اقترح النموذج أن التغيرات في بنية نهايات المحاور العصبية لدى الفئران الطافرة يمكن أن تفسر الاستجابة الأكثر كثافة للتحفيز والمدة الممتدة لتلك الاستجابة.

الألم الآن، والراحة في وقت لاحق

وللتحقق من النتائج التي توصلوا إليها، قام الباحثون بهندسة الفئران وراثيا حيث كان البروتين التنظيمي غائبا فقط في تلك الخلايا العصبية الحسية التي تعبر عن مستقبل يستشعر الألم: مستقبل الكابسيسين، وهو نفس المركب الذي يعطي الفلفل الحار حرارته.

وعندما تم تنشيط هذه الخلايا العصبية، أظهرت الفئران حساسية أكبر وتصرفت بطريقة تشير إلى مستويات أعلى من الألم.

لكن النتيجة الأكثر إثارة للدهشة جاءت بعد ستة أشهر من الولادة: على الرغم من زيادة كثافة نهايات المحاور العصبية، اختفت فرط الحساسية للألم. يقول يارون: “لم يفهم معظم الباحثين الذين استشارناهم سبب اختبار الفئران مرة أخرى بعد ستة أشهر”.

“ومع ذلك، في نهاية المطاف، كشفت عملية إعادة الفحص هذه أنه مع مرور الوقت، يقوم الجسم بتنشيط آلية تعويضية ذكية مصممة للتحكم في نهايات المحاور العصبية المفرطة في الجلد عن طريق تقليل حساسيتها.”

لفهم كيفية عمل هذه الآلية التعويضية، قام الباحثون بتسلسل جزيئات الحمض النووي الريبي المرسال من الخلايا العصبية الحسية لفئران من مختلف الأعمار ورسموا خريطة للتغيرات في مستويات التعبير للجينات المختلفة. واكتشفوا أنه عندما بلغت الفئران ستة أشهر من العمر، كان هناك انخفاض في التعبير عن العديد من البروتينات التي تلعب دورًا رئيسيًا في إدراك الألم.

وباستخدام نموذج حاسوبي، أظهروا أن هذه التغييرات في مستويات التعبير كافية للتعويض عن الحساسية المتزايدة الناجمة عن زيادة نهايات المحاور العصبية.

يوضح يارون: “على الرغم من أن إسكات البروتين التنظيمي يؤدي إلى زيادة حساسية الألم على المدى القصير، إلا أنه بفضل آلية تعويضية، يمكن الحصول على هذا الانخفاض في الحساسية على المدى الطويل”.

“ما اكتشفناه هو شكل من أشكال “علاج التعرض” حيث يؤدي التعرض المزمن للألم إلى إزالة الحساسية للمنبهات المؤلمة. إن الفهم الأفضل لهذه الآلية التعويضية سيسهل الدراسات المستقبلية التي تهدف إلى توفير الراحة للأشخاص الذين يعانون من الألم المزمن.

أيضًا، من أقسام وايزمان للعلوم الجزيئية الحيوية وعلم الأعصاب الجزيئي، د. وشارك في الدراسة إيرينا كوكمان، وصابر سويزا، والدكتور أندرو كوفالينكو؛ دكتور من قسم الثروة الحيوانية في وايزمان. ريبيكا هافنر كراوس؛ و د. نوفا فيجودا، د. إستر فيلدميسر والدكتورة شيفرا بن تور من المرافق الأساسية لقسم علوم الحياة في وايزمان.

يتعلق الأمر بأخبار أبحاث الألم وعلم الوراثة وعلم الأعصاب

مؤلف: ابراهام يارون
مصدر: معهد وايزمان للعلوم
اتصال: ابراهام يارون – معهد وايزمان للعلوم
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“كينيسين أفراد الأسرة 2A بوابات nociceptionابراهام يارون وآخرون. تقارير الخلية

ملخص

كينيسين أفراد الأسرة 2A بوابات nociception

يسلط الضوء

• يؤدي فقدان Kif2a في الخلايا العصبية الحسية إلى فرط التعصيب وفرط الحس
• تتنبأ النمذجة بأن الكشف التفاضلي كافٍ لزيادة الحساسية
• يؤدي نقص Kif2a إلى استجابة نسخية متجانسة متأخرة
• ترتبط هذه الاستجابة بحل فرط الحساسية للألم

ملخص

يتم إعادة تشكيل المحاور المسببة للألم عندما تحدد أهدافها أثناء التطور واستجابة للإهانات البيئية والظروف المرضية. كيف يتم تنظيم التشكل مسبب للألم؟

نوضح هنا أن عضو عائلة كيناز المثبت للأنيبيبات الدقيقة 2A (Kif2a) هو منظم رئيسي للهياكل الطرفية المسببة للألم وحساسية الألم.

يؤدي حذف Kif2a في الخلايا العصبية الحسية إلى فرط النشاط وفرط الحساسية للمنبهات الضارة في الفئران اليافعة، في حين لا تتأثر حساسية اللمس واستقبال الحس العميق. تتنبأ النمذجة الحسابية بأن إعادة البناء الهيكلي كافية لشرح الأنماط الظاهرية.

علاوة على ذلك، فإن نقص Kif2a يؤدي إلى استجابة نسخية تتضمن التنظيم المستمر للجينات المرتبطة بالجرح والتنظيم الاتزاني للقنوات والمستقبلات المحددة للغاية في مرحلة متأخرة.

التأثير الأخير يمكن أن يتنبأ بإطلاق الخلايا العصبية المسببة للألم من فرط الاستثارة، على الرغم من الاختلافات المورفولوجية المستمرة، والتي ترتبط في الواقع بحل فرط الحساسية للألم.

بشكل جماعي، نكشف عن عقدة تحكم حرجة تحدد البنية الطرفية المسببة للألم والتي تنظم استقبال الألم.