تم اكتشاف آلية لزيادة قوة الدماغ

ملخص: حدد الباحثون آلية رئيسية تكتشف متى يحتاج الدماغ إلى دفعة من الطاقة تشمل الخلايا النجمية وجزيء الأدينوزين. ويمكن أن يؤدي هذا الاكتشاف إلى علاجات جديدة للحفاظ على صحة الدماغ وطول العمر، وخاصة في مكافحة التدهور المعرفي والأمراض التنكسية العصبية.

ووجدت الدراسة أن الخلايا النجمية تراقب نشاط الخلايا العصبية وتنشط مسارات إمداد الطاقة، مما يضمن كفاءة وظائف المخ. يقدم هذا الإنجاز علاجات محتملة لحالات مثل مرض الزهايمر.

مفتاح الحقائق:

1. تلعب الخلايا النجمية دورًا مهمًا في توفير الطاقة للخلايا العصبية أثناء الأنشطة عالية الطلب.
2. جزيء الأدينوزين ضروري لتنشيط استقلاب الجلوكوز في الخلايا النجمية.
3. يؤثر تعطيل آلية تعزيز الطاقة هذه على وظائف المخ والذاكرة والنوم.

مصدر: UCL

حددت دراسة أجريت على الفئران والخلايا بقيادة علماء جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس آلية رئيسية تكتشف متى تكون هناك حاجة إلى زيادة طاقة إضافية لدعم وظائف المخ.

وقد نشر العلماء النتائج التي توصلوا إليها طبيعةقد يؤدي هذا إلى علاجات جديدة للحفاظ على صحة الدماغ وطول العمر، حيث وجدت دراسات أخرى أن استقلاب طاقة الدماغ يضعف في وقت لاحق من الحياة ويساهم في تطور التدهور المعرفي وأمراض التنكس العصبي.

وقال المؤلف الرئيسي البروفيسور ألكسندر جورين (علم الأعصاب وعلم وظائف الأعضاء وعلم الصيدلة في كلية لندن الجامعية): “يتكون دماغنا من مليارات الخلايا العصبية التي تنسق العديد من الوظائف وتؤدي مهام معقدة مثل التحكم في الحركة والتعلم وتكوين الذكريات. كل هذه الحسابات تتطلب الكثير من الطاقة وتتطلب العناصر الغذائية ومطلوب إمدادات متواصلة من الأكسجين.

“عندما تكون أدمغتنا أكثر نشاطا، أي عندما نقوم بمهمة مرهقة عقليا، تحتاج أدمغتنا إلى طاقة فورية، ولكن الآليات التي تضمن التوزيع المحلي للطاقة الأيضية عند الطلب إلى مناطق الدماغ النشطة ليست مفهومة تماما.”

أظهرت الأبحاث السابقة أن أعدادًا كبيرة من خلايا الدماغ تسمى الخلايا النجمية تلعب دورًا في توفير الطاقة للخلايا العصبية في الدماغ. الخلايا النجمية على شكل نجمة هي نوع من الخلايا الدبقية، وهي خلايا غير عصبية موجودة في الجهاز العصبي المركزي.

عندما تحتاج الخلايا العصبية المجاورة إلى زيادة في إمدادات الطاقة، تقفز الخلايا النجمية إلى العمل عن طريق التنشيط السريع لمخزون الجلوكوز والتمثيل الغذائي الخاص بها، مما يؤدي إلى زيادة إنتاج وإطلاق اللاكتات. يعمل اللاكتات على تجديد مجموعة الطاقة المتاحة بسهولة لاستخدامها من قبل الخلايا العصبية في الدماغ.

وأوضح البروفيسور جورين: “في دراستنا، اكتشفنا كيف يمكن للخلايا النجمية أن تراقب بدقة استخدام الطاقة للخلايا العصبية المجاورة لها، وتبدأ هذه العملية التي توفر طاقة كيميائية إضافية لمناطق الدماغ المزدحمة”.

في سلسلة من التجارب باستخدام نماذج الفئران ونماذج الخلايا، حدد الباحثون مجموعة من المستقبلات المحددة على الخلايا النجمية التي يمكنها اكتشاف ومراقبة نشاط الخلايا العصبية وتحفيز مسار الإشارات الذي يتضمن جزيءًا أساسيًا يسمى الأدينوزين.

ووجد الباحثون أن مسار الإشارات الأيضية الذي ينشطه الأدينوزين في الخلايا النجمية يشبه المسار الذي يجند مخازن الطاقة في العضلات والكبد، على سبيل المثال عندما نمارس الرياضة.

ينشط الأدينوزين استقلاب الجلوكوز في الخلايا النجمية وتوصيل الطاقة إلى الخلايا العصبية، مما يسمح للنشاط التشابكي (الناقلات العصبية التي تنقل إشارات الاتصال بين الخلايا) بالاستمرار بسرعة في ظل ظروف الطلب العالي على الطاقة أو انخفاض إمدادات الطاقة.

ووجد الباحثون أنه عندما تم تعطيل مستقبلات الخلايا النجمية الرئيسية في الفئران، كانت وظيفة دماغ الحيوانات أقل كفاءة، مع ضعف كبير في عملية التمثيل الغذائي في الدماغ، بما في ذلك اضطرابات الذاكرة والنوم. التعلم والذاكرة والنوم.

وقال الدكتور شفيق تابارومبيل، المؤلف المشارك في الدراسة، والذي بدأ الدراسة في كلية لندن الجامعية قبل أن ينتقل إلى جامعة لانكستر: “إن تحديد هذه الآلية يمكن أن يكون له آثار أوسع لأنه يمكن أن يكون وسيلة لعلاج أمراض الدماغ حيث تكون طاقة الدماغ منخفضة، بما في ذلك التنكس العصبي والاعتلال العصبي”. الخَرَف.

وأضاف البروفيسور جورين: “نحن نعلم أن توازن الطاقة في الدماغ يضعف تدريجياً في سن الشيخوخة، وتتسارع هذه العملية أثناء تطور الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر.

“تحدد دراستنا هدفًا دوائيًا جذابًا فوريًا وفرصة علاجية لاستعادة طاقة الدماغ بغرض الحفاظ على وظائف المخ، والحفاظ على الصحة المعرفية، وتعزيز طول عمر الدماغ.”

تمويل: تم دعم الباحثين من قبل ويلكوم، وشاركت في الدراسة علماء من جامعة كاليفورنيا، وجامعة لانكستر، وإمبريال كوليدج لندن، وكينجز كوليدج لندن، وجامعة كوين ماري في لندن، وجامعة بريستول، وجامعة وارويك، وجامعة كولورادو.

حول أخبار أبحاث علم الأعصاب هذه

مؤلف: كريس لين
مصدر: UCL
اتصال: كريس لين – دوري أبطال أوروبا
صورة: يُنسب الفيلم إلى Neuronews

البحث الأصلي: الوصول المفتوح.
“تعمل إشارات الأدينوزين إلى الخلايا النجمية على تنسيق عملية التمثيل الغذائي للدماغ ووظيفتهالكسندر جورين وآخرون. طبيعة

ملخص

تعمل إشارات الأدينوزين إلى الخلايا النجمية على تنسيق عملية التمثيل الغذائي للدماغ ووظيفته

تعتمد حسابات الدماغ التي تقوم بها مليارات الخلايا العصبية على إمدادات كافية ومتواصلة من العناصر الغذائية والأكسجين.

تتحكم الخلايا النجمية، وهي الخلايا الدبقية المجاورة للخلايا العصبية في كل مكان، في امتصاص الجلوكوز في الدماغ واستقلابه، لكن الآليات الدقيقة للاقتران الأيضي بين الخلايا العصبية والخلايا النجمية تضمن الدعم عند الطلب لاحتياجات الطاقة العصبية.

هنا، نعرض باستخدام النماذج الحيوانية التجريبية في المختبر وفي الجسم الحي أن التنشيط الأيضي المعتمد على النشاط العصبي للخلايا النجمية يتم بوساطة الأدينوزين العصبي الذي يعمل على مستقبلات A2B النجمية. تحفيز مستقبلات A2B يقوم بتجنيد كيناز الأدينوزين الدوري الكنسي 3′،5′-أحادي الفوسفات-بروتين.

يؤدي مسار الإشارات إلى التنشيط السريع لاستقلاب الجلوكوز في الخلايا النجمية وإطلاق اللاكتات، مما يجدد المجموعة خارج الخلية من ركائز الطاقة المتوفرة بسهولة.

أظهرت نماذج الفئران التجريبية التي تتضمن الحذف المشروط للجين الذي يشفر مستقبلات A2B في الخلايا النجمية أن الإشارات الأيضية بوساطة الأدينوزين ضرورية للحفاظ على وظيفة التشابك العصبي، خاصة في ظل ظروف ارتفاع الطلب على الطاقة أو انخفاض إمدادات الطاقة.

أدى تثبيط تعبير مستقبل A2B في الخلايا النجمية إلى إعادة برمجة كبيرة لاستقلاب طاقة الدماغ، وتثبيط اللدونة التشابكية في الحصين، وضعف شديد في ذاكرة التعرف، واضطراب النوم.

تحدد هذه البيانات مستقبل الأدينوزين A2B باعتباره مستشعرًا نجميًا لنشاط الخلايا العصبية، وتُظهر أن إشارات cAMP في الخلايا النجمية تعدل استقلاب طاقة الدماغ لدعم وظائفها الأساسية مثل النوم والذاكرة.