مؤلمة ولكن أقل

اكتشف علماء معهد وايزمان للعلوم بروتينًا ينظم حساسية الألم طوال الحياة

على غرار الأشجار التي تنمو قممها عالية من أجل استشعار ضوء الشمس، فإن خلايانا العصبية الحسية - تلك التي تتمثل مهمتها في جمع المعلومات حول ما يحدث في الجسم وما حوله - تنمو امتدادات عصبية متفرعة تسمى المحاور. تنتشر هذه الامتدادات في جميع أنحاء الجسم وتنقل أحاسيس مختلفة استجابةً للمحفزات المختلفة. ولكن من هو البستاني المتفاني الذي يمنع الفروع من النمو البري لسنوات؟ في المقال ذلكتم نشره في المجلة العلمية تقارير الخلية، كشف البروفيسور ابراهام يارون وزملاؤه في قسم العلوم الجزيئية الحيوية وقسم البيولوجيا العصبية الجزيئية في معهد وايزمان للتحكم في علوم البروتين، المسؤول عن تغذية تفرع النهايات العصبية. تسلط النتائج التي توصلوا إليها الضوء على الآليات التي تنظم حساسيتنا للألم طوال الحياة وقد تعلمنا عن الطرق الممكنة للتعامل مع الألم.

تُزرع نوى الخلايا العصبية الحسية بجانب العمود الفقري، ولكي تؤدي وظيفتها بشكل سليم، ينمو لكل منها فرع عصبي ينقسم في البداية إلى قسمين: فرع ينمو باتجاه الجهاز العصبي المركزي، بينما ينمو الآخر ينتشر الفرع إلى أجزاء مختلفة من الجسم. تصل هذه الامتدادات إلى طول كبير - الأطول الذي تنتشر فيه من الفقرات القطنية إلى القدم - وعندما تصل إلى الطبقات الخارجية من الجلد، فإنها تنقسم أيضًا إلى قمم متفرعة تراقب الحرارة والألم واللمس والتهيجات الأخرى. 

בدراسة عام 2013 اكتشف فريق بحث البروفيسور يارون أن بروتين التحكم الهيكلي المسمى Kif2a ضروري "لتقليم" الامتدادات العصبية أثناء تطور الجهاز العصبي في أجنة الفئران، وأنه في حالة عدم وجود البروتين، يتكون فائض منها. في أنسجة الجلد. في الدراسة الجديدة، قام فريق من العلماء بقيادة الباحثة سواجاتا داي بفحص ما يحدث في الفئران البالغة. ولتحقيق هذه الغاية، كان على الباحثين أولًا أن يواجهوا تحديًا كبيرًا: لا يمكن للفئران أن توجد بدون الجين الذي يعبر عن بروتين التحكم هذا، لذلك كان عليهم من خلال الهندسة الوراثية تطوير سلالة من الفئران يتم فيها إسكات هذا الجين، ولكن فقط في العصب الحسي. الخلايا.

باستخدام هذه الفئران المعدلة وراثيا، اكتشف العلماء أن البروتين الضابط يواصل أنشطته في البستنة حتى بعد الولادة، وأظهروا أن نقص البروتين أدى إلى نمو بري: حيث انقسم كل فرع من الفروع الأم إلى المزيد من الفروع البنات. في الواقع، اكتشف الباحثون زيادة طفيفة في كثافة نتوءات الخلايا العصبية في جلد فئران عمرها شهر واحد بدون الجين، وبعد ثلاثة أشهر تشعبت الحالة وتفاقمت. وخلص الباحثون من ذلك إلى أن نشاط البروتين في الخلايا العصبية الحسية مهم طوال الحياة وأن نقصه يصبح أكثر وضوحا مع التقدم في السن.

"ما حددناه هو نوع من "العلاج بالتعرض"، أي التعرض المستمر للألم، أدى إلى انخفاض الحساسية للمحفزات المسببة للألم"

لكن هل يؤثر نقص البروتين أيضًا على الحساسية للمنبهات والألم؟ "في الشهر الأول بعد الولادة، لم تظهر الفئران فرط الحساسية للمنبهات في الاختبارات المختلفة التي أجريناها، على الرغم من زيادة كثافة المحاور العصبية في جلدها"، يوضح البروفيسور يارون. "ومع ذلك، بعد ثلاثة أشهر أظهروا فرط الحساسية للألم والحرارة، وزادت شدة استجابتهم لهذه المحفزات وكذلك مدة الاستجابة، في حين لم تتغير الحساسية للمس". 

ومن أجل فحص ما إذا كانت الحساسية المتزايدة للألم مرتبطة بالتغير الهيكلي في النهايات العصبية، تعاون الباحثون مع مختبر البروفيسور. ألكسندر بينستوك وطالب البحث الدكتور عمر باركاي من الجامعة العبرية في القدس، الذي طور نموذجًا حاسوبيًا للعلاقة بين التغيرات الهيكلية ونشاط الأعصاب. واقترح النموذج أن التغيرات الهيكلية في النهايات العصبية يمكن أن تفسر الزيادة في شدة الاستجابة وتمديد مدة الاستجابة.

الألم الآن، والراحة في وقت لاحق

ومن أجل إثبات النتائج، قام العلماء بهندسة الفئران التي يكون فيها بروتين التحكم مفقودًا فقط في الخلايا العصبية الحسية التي تعبر عن مستقبل معروف يشارك في إدراك الألم: مستقبل الكابسيسين - وهي مادة دهنية مسؤولة عن بهارات الفلفل الحار. . وعندما تم تنشيط الخلايا نفسها، أظهرت الفئران فرط الحساسية وتصرفت بطريقة تشير إلى زيادة الإحساس بالألم.

لكن الاكتشاف الأكثر إثارة للدهشة تم الكشف عنه بعد ستة أشهر من الولادة: بينما ظلت كثافة المحاور عالية، اختفت فرط الحساسية للألم. يقول البروفيسور يارون: "معظم الباحثين الذين تشاورنا معهم لم يفهموا على الإطلاق سبب اختبارنا للفئران حتى في عمر ستة أشهر". "لكن في النهاية، كشف هذا الفحص المتكرر في سن أكبر أن الجسم ينشط آلية تعويضية طوال الحياة، مصممة للتعامل مع الأطراف العصبية العديدة في الجلد عن طريق تقليل حساسية الخلايا العصبية." 

لفهم كيفية عمل آلية التعويض، قام الباحثون بتسلسل جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) في الخلايا العصبية الحسية ورسموا خريطة للتغيرات في مستويات التعبير للجينات المختلفة. وأدركوا أنه في عمر الستة أشهر يحدث انخفاض في التعبير عن بعض البروتينات التي تلعب دورًا رئيسيًا في نقل الإحساس بالألم. وباستخدام النموذج الحاسوبي، أظهروا أن التغيرات في مستويات التعبير لهذه الجينات كافية للتعويض عن فرط الحساسية الناجم عن زيادة المحاور. 

يقول البروفيسور يارون: "على الرغم من أن إسكات بروتين التحكم يؤدي إلى زيادة في حساسية الألم على المدى القصير، فمن الممكن أنه بفضل آلية التعويض، من الممكن الحصول على انخفاض في الحساسية على المدى الطويل". "ما حددناه هو نوع من" العلاج بالتعرض "، أي التعرض المستمر للألم، أدى إلى انخفاض الحساسية للمحفزات المسببة للألم. قد يكون الفهم الأفضل لآلية التعويض التي تقلل من حساسية الألم خبرًا جيدًا لمن يعانون من آلام مزمنة."  

وشارك في الدراسة أيضًا الدكتورة إيرينا جوتشمان، وسابير سويسا، والدكتور أندرو كوفالينكو، من قسم العلوم الجزيئية الحيوية وقسم البيولوجيا العصبية الجزيئية في المعهد؛ والدكتورة ريفكا هافنر كراوس من قسم الموارد البيطرية في المعهد، والدكتورة نوا فيجودا، والدكتورة إستر فيلدماسير، والدكتورة شافرة بن دور من قسم البنى التحتية لأبحاث علوم الحياة في المعهد.