منوعات

طريقة تصوير جديدة تلقي الضوء على انتقال الأكسجين في الدماغ

يستهلك دماغ الإنسان كميات كبيرة من الطاقة، والتي يتم توليدها بشكل حصري تقريبًا من خلال شكل من أشكال التمثيل الغذائي الذي يتطلب الأكسجين. على الرغم من أنه من المعروف أن توصيل الأكسجين بكفاءة وسرعة ضروري لوظيفة الدماغ المناسبة، إلا أن الآليات الدقيقة لهذه العملية ظلت مخفية إلى حد كبير عن العلماء.

تقنية تصوير تلألؤ بيولوجي جديدة، موصوفة اليوم في المجلة علمقام بإنشاء صور مفصلة للغاية ومذهلة بصريًا لحركة الأكسجين في أدمغة الفئران. ستسمح هذه الطريقة، التي يمكن تكرارها بسهولة بواسطة مختبرات أخرى، للباحثين بدراسة أشكال نقص الأكسجة في الدماغ بدقة أكبر، مثل حرمان الدماغ من الأكسجين الذي يحدث أثناء السكتة الدماغية أو الأزمة القلبية. توفر أداة البحث الجديدة بالفعل نظرة ثاقبة حول سبب زيادة نمط الحياة المستقر من خطر الإصابة بأمراض مثل مرض الزهايمر.

وقالت مايكين نيدرجارد، المديرة المشاركة لمركز الطب العصبي الانتقالي (CTN)، ومقره في جامعة روتشستر وألمانيا: “يوضح هذا البحث أنه يمكننا مراقبة التغيرات في تركيز الأكسجين بشكل مستمر وعبر منطقة واسعة من الدماغ”. جامعة كوبنهاجن. “يوفر لنا هذا صورة أكثر تفصيلاً لما يحدث في الدماغ في الوقت الفعلي، مما يسمح لنا بتحديد المناطق التي لم يتم اكتشافها سابقًا من نقص الأكسجة المؤقت، والتي تعكس التغيرات في تدفق الدم التي يمكن أن تؤدي إلى عجز عصبي.”

اليراعات وعلم الصدفة

تستخدم الطريقة الجديدة البروتينات المضيئة، وهي أبناء عمومة كيميائية للبروتينات المضيئة الحيوية الموجودة في اليراعات. تستخدم هذه البروتينات، المستخدمة في أبحاث السرطان، فيروسًا يوجه الخلايا لإنتاج بروتين مضيء على شكل إنزيم. عندما يواجه الإنزيم مركبًا كيميائيًا ثانيًا، وهو ركيزة تسمى فيوريمازين، فإن التفاعل الكيميائي يولد الضوء.

مثل العديد من الاكتشافات العلمية الهامة، تم اكتشاف استخدام هذه العملية لتصوير الأكسجين في الدماغ عن طريق الصدفة. خطط فيليكس بينليش، دكتوراه، وهو أستاذ مساعد في CTN بجامعة كوبنهاغن، في الأصل لاستخدام البروتين المضيء لقياس نشاط الكالسيوم في الدماغ. واتضح أن هناك خطأ في إنتاج البروتينات، مما أخر البحث عدة أشهر.

وبينما كان بينليش ينتظر وصول دفعة جديدة من الشركة المصنعة، قرر مواصلة التجارب لاختبار أنظمة المراقبة وتحسينها. تم استخدام الفيروس لتوصيل تعليمات إنتاج الإنزيم إلى الخلايا النجمية، وهي خلايا دعم موجودة في كل مكان في الدماغ والتي تحافظ على صحة الخلايا العصبية ووظائف الإشارة، وتم حقن الركيزة في الدماغ عن طريق بضع القحف. كشفت التسجيلات عن نشاط تم تحديده من خلال تقلب شدة التلألؤ البيولوجي، والذي اشتبه الباحثون فيه وسيؤكدون لاحقًا أنه يعكس وجود وتركيز الأكسجين. وقال بينليش: “في هذه الحالة، يعتمد التفاعل الكيميائي على الأكسجين. لذلك عندما يكون هناك الإنزيم والركيزة والأكسجين، يبدأ النظام في التوهج”.

وبينما توفر تقنيات مراقبة الأكسجين الحالية معلومات عن منطقة صغيرة جدًا من الدماغ، تمكن الباحثون من مراقبة جزء كبير من قشرة الفئران في الوقت الفعلي. تتوافق شدة التلألؤ البيولوجي مع تركيز الأكسجين، وهو ما أظهره الباحثون من خلال تغيير كمية الأكسجين في الهواء الذي تتنفسه الحيوانات. تتوافق التغييرات في شدة الضوء أيضًا مع المعالجة الحسية. على سبيل المثال، عندما تم تحفيز شعيرات الفئران بواسطة نفخة من الهواء، تمكن الباحثون من رؤية المنطقة المقابلة من الدماغ تضيء.

يمكن أن تشير “جيوب نقص الأكسجين” إلى خطر الإصابة بمرض الزهايمر

لا يستطيع الدماغ البقاء على قيد الحياة لفترة طويلة بدون الأكسجين، وهو مفهوم يظهر من خلال الضرر العصبي الذي يتبع بسرعة السكتة الدماغية أو الأزمة القلبية. ولكن ماذا يحدث عندما تُحرم أجزاء صغيرة جدًا من الدماغ من الأكسجين لفترات قصيرة؟ لم يطرح الباحثون هذا السؤال حتى بدأ فريق مختبر Nedergaard في البحث عن كثب في التسجيلات الجديدة. ومن خلال مراقبة الفئران، لاحظ الباحثون أن مناطق صغيرة محددة من الدماغ أصبحت مظلمة، أحيانًا لبضع دقائق فقط، مما يعني انقطاع إمدادات الأكسجين.

يدور الأكسجين في جميع أنحاء الدماغ عبر شبكة واسعة من الشرايين والشعيرات الدموية الصغيرة، أو الأوعية الدقيقة، التي تتخلل أنسجة المخ. ومن خلال سلسلة من التجارب، تمكن الباحثون من تحديد أن الأكسجين قد تم حرمانه بسبب انسداد الشعيرات الدموية، والذي يحدث عندما تقوم خلايا الدم البيضاء بسد الأوعية الدقيقة مؤقتًا وتمنع مرور الأكسجين الذي يحمل خلايا الدم الحمراء. وكانت هذه المناطق، التي أطلق عليها الباحثون اسم “جيوب نقص الأكسجة”، أكثر انتشارا في أدمغة الفئران عندما كانت في حالة راحة مقارنة بما كانت عليه عندما كانت الحيوانات نشطة. يُعتقد أن انسداد الشعيرات الدموية يزداد مع تقدم العمر، وقد لوحظ ذلك في نماذج مرض الزهايمر.

وقال نيدرجارد: “الباب مفتوح الآن لدراسة مجموعة من الأمراض المرتبطة بنقص الأكسجة في الدماغ، بما في ذلك مرض الزهايمر والخرف الوعائي وكوفيد طويل الأمد، وكيف يساهم نمط الحياة المستقر والشيخوخة وارتفاع ضغط الدم و”العوامل الأخرى” في هذه الأمراض”. . “كما أنه يوفر أداة لاختبار الأدوية المختلفة وأنواع التمارين التي تعمل على تحسين صحة الأوعية الدموية وإبطاء التقدم إلى الخرف.”

ومن بين المؤلفين الآخرين هاجيمي هيراس من جامعة روتشستر، وأنطونيو أسيميناس، وفيرينا أونتييت، وزوزانا بوجاروفسكا، وفيرجينيا بلا، وبيورن سيجوردسون من جامعة كوبنهاجن، وفينشنزو تيميل، ولوكاس جيريج، ومايكل إتش جرابر من جامعة العلوم التطبيقية. والفنون الشمالية الغربية السويسرية. تم دعم الدراسة بتمويل من المعهد الوطني للاضطرابات العصبية والسكتة الدماغية، ومؤسسة الدكتورة ميريام وشيلدون جي أديلسون للأبحاث الطبية، ومؤسسة نوفو نورديسك، ومؤسسة لوندبيك، ومعهد الأبحاث المستقل التابع للصندوق في الدنمارك، وأبحاث الجيش الأمريكي. مكتب.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى