محققان بینش جدیدی در مورد رقص سلول‌های عصبی و عروقی که با دقت طراحی شده‌اند ارائه می‌کنند.

تحقیقات اخیر انجام شده توسط دانشگاه های بن و هایدلبرگ بر روی یک رقص با دقت طراحی شده است.سلول های عصبی به مقادیر زیادی انرژی و اکسیژن نیاز دارند که دریافت می کنند. از طریق جریان خون این باعث می شود که بافت عصبی به طور متراکم با عروق خونی متعدد در هم تنیده شود. با این حال، چه چیزی مانع از تداخل نورون ها و سلول های عروقی با یکدیگر در طول رشد می شود؟ محققان دانشگاه های هایدلبرگ و بن، با همکاری شرکای بین المللی، مکانیسمی را کشف کرده اند که این هماهنگی را تضمین می کند. این یافته ها اخیراً در مجله Neuron منتشر شده است.سلول های عصبی بسیار انرژی بر هستند و به مقدار زیادی سوخت نیاز دارند. تقریباً 20 درصد از کالری که از طریق غذا مصرف می کنیم به مغز اختصاص داده می شود، زیرا تولید پالس های ولتاژ (پتانسیل های عمل) و انتقال بین نورون ها به طور باورنکردنی نیازمند انرژی است. به همین دلیل، بافت عصبی معمولاً توسط رگ های خونی متعدد متقاطع می شود. آنها تامین مواد مغذی و اکسیژن را تضمین می کنند.در طول رشد جنینی، تعداد زیادی از عروق در مغز و نخاع و همچنین در شبکیه چشم جوانه می زنند. علاوه بر این، توده‌هایی از نورون‌ها در آنجا تشکیل می‌شوند که با یکدیگر و با ساختارهایی مانند عضلات و اندام‌ها شبکه می‌شوند. هر دو فرآیند باید به یکدیگر توجه داشته باشند تا در مسیر یکدیگر قرار نگیرند. پروفسور دکتر کارمن رویز د آلمودوار، عضو گروه تعالی ImmunoSensation2 و منطقه تحقیقاتی فرا رشته ای زندگی و سلامت در دانشگاه بن، توضیح می دهد: «ما مکانیزم جدیدی را شناسایی کرده ایم که این امر را تضمین می کند.گروه کاری با پروفسور دکتر کارمن رویز دی آلمودوار – (چهارم از راست) و خوزه ریکاردو دا کروز ویرا (دوم از چپ). اعتبار: AG Ruiz de Almodovar/دانشگاه بناین محقق به موسسه زیست شناسی سلولی عصبی- عروقی در دانشگاه نقل مکان کرد. بیمارستان بن در اوایل سال 2022. از بهار امسال، او یکی از دوره‌های ویژه استادی Schlegel را برگزار کرده است که دانشگاه با آن قصد دارد محققان برجسته را به بن جذب کند. با این حال، بیشتر تحقیقات هنوز در محل کار قدیمی او، مرکز اروپایی رگشناسی در دانشکده پزشکی مانهایم، که بخشی از دانشگاه هایدلبرگ است، انجام می شد. سپس این کار در دانشگاه بن تکمیل شد. در مطالعه خود، او و شرکای بین المللی به شکل گیری رگ های خونی در نخاع موش نگاه دقیقی انداختند.مکث رشد در ستون فقراتاو می‌گوید: «ظاهر رگ‌های خونی در طناب نخاعی در حیوانات حدود 8.5 روز پس از لقاح شروع می‌شود. با این حال، بین روزهای 10.5 و 12.5، رگ های خونی در همه جهات رشد نمی کنند. این در حالی است که در این مدت مقادیر زیادی از مولکول های محرک رشد در محیط آنها وجود دارد. در عوض، در طول این مدت، سلول‌های عصبی متعدد – نورون‌های حرکتی – از محل مبدا خود در نخاع به موقعیت نهایی خود مهاجرت می‌کنند. در آنجا، آنها پسوندهایی به نام آکسون تشکیل می‌دهند که از ستون فقرات به عضلات هدف‌گیری مختلف منتهی می‌شوند.رگ های خونی در طناب نخاعی – در زمان‌های مشخصی در طول رشد جنینی، سیگنال «مزاحم نشوید» را از نورون‌ها دریافت کنید. به این ترتیب از قرار گرفتن در مسیر یکدیگر جلوگیری می کنند. اعتبار: خوزه ریکاردو دا کروز ویرا/دانشگاه بناین بدان معناست که نورون های حرکتی خود سازماندهی می شوند و در آن رشد می کنند. زمانی که رگ های خونی به سمت آنها رشد نمی کنند. تنها پس از آن، عروق دوباره شروع به جوانه زدن می کنند. خوزه ریکاردو ویرا توضیح می‌دهد: «کل چیز شبیه یک رقص با دقت طراحی شده است. دانشجوی دکترا در گروه تحقیقاتی روئیز دی آلمودوار بسیاری از کارها را در این مطالعه انجام داد. “در این مسیر، هر یک از شریک‌ها مراقب است که مانع دیگری نشود.”اما این رقص چگونه هماهنگ می‌شود؟ ظاهراً با فریاد زدن نورون‌های حرکتی پیام «ایست، حالا نوبت من است» به سلول‌های عروقی. برای انجام این کار، آنها از پروتئینی استفاده می کنند که در محیط خود آزاد می کنند – سمافورین 3C (Sema3C). به سلول‌های عروقی منتشر می‌شود و به گیرنده‌ای به نام PlexinD1 متصل می‌شود – به یک معنا، این گوش است که پیام مولکولی برای آن در نظر گرفته شده است.سلول‌های عروقی کر شده به‌طور غیرقابل کنترلی رشد می‌کنند«وقتی تولید Sema3C را در نورون‌ها در موش متوقف می‌کنیم، رگ‌های خونی زودرس در ناحیه‌ای که این نورون‌ها هستند تشکیل می‌شوند. واقع شده است،» پروفسور روئیز د آلمودوار توضیح می دهد. این امر از رشد صحیح آکسون‌های نورون‌ها جلوگیری می‌کند – رگ‌ها از انجام این کار جلوگیری می‌کنند. محققان زمانی که به طور آزمایشی تشکیل PlexinD1 را در سلول‌های عروقی متوقف کردند به اثر مشابهی دست یافتند: از آنجایی که این سلول‌ها اکنون نسبت به سیگنال Sema3C از نورون‌ها ناشنوا بودند، رشد آنها متوقف نشد بلکه به جوانه زدن ادامه دادند. نتایج اهمیت عملکرد هماهنگ دو فرآیند را در طول رشد جنینی نشان می دهد. این یافته‌ها همچنین می‌تواند به درک بهتر برخی از بیماری‌ها، مانند نقص شبکیه ناشی از رشد قوی و کنترل نشده عروق کمک کند. استفاده از مکانیسم جدید کشف شده همچنین ممکن است به طور بالقوه به بازسازی نواحی تخریب شده مغز، به عنوان مثال پس از آسیب نخاعی، در دراز مدت کمک کند.مرجع: “سیگنال دهی اندوتلیال PlexinD1 به عروقی شدن نخاع و نورون حرکتی دستور می دهد. توسعه» توسط خوزه ریکاردو ویرا، باوین شاه، سباستین دوپراز، ایزیدورا پاردس، پاتریشیا هیملز، گزا شرمان، هایکه آدلر، آلسیا موتا، لیا گارتنر، آریادنا ناوارو-آراگال، النا یوانو، النا دیوکونوم، آندریاس، رمی ، فرانک برادکه، کریستیانا روهربرگ و کارمن رویز د آلمودوار، 21 دسامبر 2022، نورون.DOI: 10.1016/j.neuron.2022.12.005این مطالعه توسط بنیاد تحقیقات آلمان (DFG) و شورای تحقیقات اروپا (ERC) تامین مالی شد.