كيفية تأثير مرض الزهايمر على الدماغ


أجرى باحثو معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا أول تحليل شامل للجينات التي يتم التعبير عنها في خلايا الدماغ الفردية للمرضى الذين يعانون من مرض الزهايمر. سمحت النتائج للفريق بتحديد مسارات خلوية مميزة تتأثر بالخلايا العصبية وأنواع أخرى من خلايا الدماغ.

يمكن أن يقدم هذا التحليل العديد من الأهداف الجديدة المحتملة للعقار لمرض الزهايمر ، الذي يصيب أكثر من 5 ملايين شخص في الولايات المتحدة.

يقول مانوليس كيليس ، أستاذ علوم الكمبيوتر: "توفر هذه الدراسة ، في رأيي ، أول خريطة لمتابعة جميع العمليات الجزيئية التي تم تغييرها في مرض الزهايمر في كل نوع من الخلايا التي يمكننا الآن تمييزها بشكل موثوق". عضو في مختبر علوم الحاسوب والذكاء الاصطناعي بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا والمعهد الواسع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا وجامعة هارفارد. "إنه يفتح حقبة جديدة تمامًا لفهم مرض الزهايمر."

كشفت الدراسة أن عملية تسمى النخاع المحوري تتعطل بشكل كبير في مرضى الزهايمر. ووجد الباحثون أيضًا أن خلايا المخ بين الرجال والنساء تختلف اختلافًا كبيرًا في كيفية استجابة جيناتهم للمرض.

Kellis و Li-Huei Tsai ، مدير معهد Picower للتعلم والذاكرة بمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، هما المؤلفان الرئيسيان للدراسة ، التي تظهر في عدد 1 مايو من مجلة Nature على الإنترنت . يعد مؤلفا معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، هانزريودي ماثيس ، وخوسيه دافيلا فيلديررين ، المؤلفين الرئيسيين لهذه الورقة.

تحليل خلية واحدة

قام الباحثون بتحليل عينات من الدماغ بعد الوفاة من 24 شخصًا أظهروا مستويات عالية من أمراض مرض الزهايمر و 24 شخصًا من نفس العمر ممن لم تظهر عليهم علامات المرض. كانت جميع المواد الدراسية جزءًا من دراسة الأوامر الدينية ، وهي دراسة طولية للشيخوخة ومرض الزهايمر. وكان الباحثون أيضا بيانات عن أداء الموضوعات في الاختبارات المعرفية.

قام فريق MIT بإجراء تسلسل RNA أحادي الخلية على حوالي 80،000 خلية من هذه الموضوعات. تقول تساي إن الدراسات السابقة للتعبير الجيني لدى مرضى الزهايمر قاست مستويات الحمض النووي الريبي الإجمالية من قسم من أنسجة المخ ، لكن هذه الدراسات لا تميز بين أنواع الخلايا ، والتي يمكن أن تحجب التغيرات التي تحدث في أنواع الخلايا الأقل وفرة.

وتقول: "أردنا أن نعرف ما إذا كان بإمكاننا التمييز فيما إذا كان لكل نوع خلية أنماط تعبير جيني تفاضلي بين أنسجة المخ السليمة والمريضة". "هذه هي قوة التحليل على مستوى الخلية الواحدة: لديك القرار لرؤية الاختلافات بين جميع أنواع الخلايا المختلفة في الدماغ."

باستخدام نهج التسلسل أحادي الخلية ، كان الباحثون قادرين على تحليل ليس فقط أنواع الخلايا الأكثر وفرة ، والتي تشمل الخلايا العصبية الإثارة والمثبطة ، ولكن أيضًا خلايا الدماغ النادرة وغير العصبية مثل خلايا oligodendrocytes ، الخلايا النجمية ، والخلايا الدبقية الصغيرة. وجد الباحثون أن كل نوع من هذه الخلايا أظهر اختلافات واضحة في التعبير الجيني لدى مرضى الزهايمر.

حدثت بعض أهم التغييرات في الجينات المتعلقة بتجديد محور عصبي ونقي النخاع. الميلين غمد دهني يعزل المحاور ويساعدهم في نقل الإشارات الكهربائية. وجد الباحثون أنه في الأفراد المصابين بمرض الزهايمر ، تتأثر الجينات المرتبطة بالميلين في كل من الخلايا العصبية و oligodendrocytes ، وهي الخلايا التي تنتج المايلين.

حدثت معظم هذه التغييرات الخاصة بنوع الخلية في التعبير الجيني في مرحلة مبكرة من تطور المرض. في المراحل اللاحقة ، وجد الباحثون أن معظم أنواع الخلايا لها أنماط متشابهة للغاية من تغير التعبير الجيني. على وجه التحديد ، تحولت معظم خلايا الدماغ إلى جينات مرتبطة باستجابة الإجهاد وموت الخلايا المبرمج والآلية الخلوية اللازمة للحفاظ على سلامة البروتين.

اختلافات الجنس

اكتشف الباحثون أيضًا وجود ارتباطات بين أنماط التعبير الجيني وغيرها من مقاييس شدة الزهايمر مثل مستوى لويحات الأميلويد والتشابك الليفي العصبي ، وكذلك الإعاقات المعرفية. سمح لهم ذلك بتحديد "وحدات" الجينات التي يبدو أنها مرتبطة بجوانب مختلفة من المرض.

"لتحديد هذه الوحدات ، ابتكرنا إستراتيجية جديدة تتضمن استخدام شبكة عصبية اصطناعية والتي سمحت لنا بتعلم مجموعات الجينات المرتبطة بجوانب مختلفة من مرض الزهايمر بطريقة غير متحيزة تمامًا ، ومبنية على البيانات ، "يقول Mathys. "نتوقع أن تكون هذه الاستراتيجية ذات قيمة لتحديد وحدات الجينات المرتبطة باضطرابات الدماغ الأخرى."

ويقول الباحثون إن النتيجة الأكثر إثارة للدهشة كانت اكتشاف اختلاف كبير بين خلايا المخ لدى مرضى الزهايمر من الذكور والإناث. ووجد الباحثون أن الخلايا العصبية المثيرة وغيرها من خلايا المخ من المرضى الذكور أظهرت تغيرات في التعبير الجيني أقل وضوحًا في مرض الزهايمر مقارنة بخلايا الأفراد الإناث ، على الرغم من أن هؤلاء المرضى أظهروا أعراضًا مماثلة ، بما في ذلك لويحات الأميلويد وضعف الإدراك. على النقيض من ذلك ، أظهرت خلايا الدماغ من المرضى الإناث تغييرات جذرية أكثر شدة في التعبير عن مرض الزهايمر ، ومجموعة موسعة من المسارات المعدلة.

يقول تساي: "هذا عندما أدركنا أن هناك شيئًا مثيرًا للاهتمام يحدث. لقد أصبنا بالصدمة".

حتى الآن ، ليس من الواضح سبب وجود هذا التناقض. كان الاختلاف الجنسي واضحًا بشكل خاص في قلة oligodendrocytes ، التي تنتج المايلين ، لذلك أجرى الباحثون تحليلًا للمادة البيضاء للمرضى ، والتي تتكون بشكل أساسي من محاور عصوية مايلينية. باستخدام مجموعة من فحوصات التصوير بالرنين المغناطيسي من 500 موضوع إضافي من مجموعة دراسة الأوامر الدينية ، وجد الباحثون أن الأشخاص الإناث المصابات بعجز شديد في الذاكرة يعانون من أضرار للمادة البيضاء أكثر بكثير من الأشخاص الذكور المتطابقة.

هناك حاجة لمزيد من الدراسة لتحديد سبب استجابة الرجال والنساء بشكل مختلف لمرض الزهايمر ، كما يقول الباحثون ، وقد تكون للنتائج آثار على تطوير واختيار العلاجات.

"هناك أدلة سريرية وقبل الإكلينيكية المتزايدة على إزدواج الشكل الجنسي في الاستعداد لمرض الزهايمر ، ولكن لا توجد آليات أساسية معروفة. يشير عملنا إلى العمليات الخلوية التفاضلية التي تنطوي على الخلايا النخاعية غير العصبية باعتبارها ذات دور محتمل. سيكون من المهم معرفة ما إذا كان هذه التناقضات تحمي أو تلحق الضرر بخلايا الدماغ في أحد الجنسين فقط - وكيفية موازنة الاستجابة في الاتجاه المطلوب من جهة أخرى ، "تقول دافيلا فيلديرين.

يستخدم الباحثون الآن نماذج الخلايا الجذعية متعددة الوظائف التي يسببها الإنسان والفأرة لمواصلة دراسة بعض المسارات الخلوية الرئيسية التي حددوها على أنها مرتبطة بمرض الزهايمر في هذه الدراسة ، بما في ذلك المشاركين في المايلين. يخططون أيضًا لإجراء تحليلات مماثلة لتعبير الجينات لأشكال أخرى من الخرف المرتبطة بالزهايمر ، بالإضافة إلى اضطرابات أخرى في الدماغ مثل انفصام الشخصية ، واضطراب ثنائي القطب ، والذهان ، والخرف المختلفة.

تم تمويل البحث من قبل المعاهد الوطنية للصحة ومؤسسة JBP والمؤسسة الوطنية السويسرية للعلوم.

شارك المقالة عبر:

اترك تعليقا:

اعلانك هنا

الاكتر شيوعا

Wikipedia

نتائج البحث

نموذج الاتصال

الاسم

بريد إلكتروني *

رسالة *

إجمالي مرات مشاهدة الصفحة

المشاركات الشائعة