چگونه بیماری هانتینگتون بر نورون های مختلف تأثیر می گذارد

در بیماران مبتلا به بیماری هانتینگتون، نورون‌های بخشی از مغز به نام مخطط از جمله آسیب‌پذیرترین‌ها هستند. انحطاط این نورون ها به از دست دادن کنترل حرکتی بیماران کمک می کند که یکی از علائم اصلی بیماری است.

دانشمندان علوم اعصاب در MIT اکنون نشان داده اند که دو جمعیت سلولی مجزا در جسم مخطط تحت تأثیر بیماری هانتینگتون متفاوت هستند. آنها بر این باورند که تخریب عصبی یکی از این جمعیت ها منجر به اختلالات حرکتی می شود، در حالی که آسیب به جمعیت دیگر، واقع در ساختارهایی به نام استریوزوم، ممکن است علت اختلالات خلقی باشد که اغلب در مراحل اولیه بیماری مشاهده می شود.

آن گریبیل، پروفسور مؤسسه MIT و یکی از اعضای مؤسسه مغز مک گاورن MIT می‌گوید: «10 سال قبل از تشخیص حرکتی، بیماران هانتینگتون می‌توانند اختلالات خلقی را تجربه کنند، و یک احتمال این است که استریوزوم‌ها ممکن است در این اختلالات دخیل باشند. پژوهش، و یکی از نویسندگان ارشد این مطالعه.

محققان با استفاده از توالی RNA تک سلولی برای تجزیه و تحلیل ژن‌های بیان شده در مدل‌های موش بیماری هانتینگتون و نمونه‌های مغز پس از مرگ بیماران هانتینگتون، دریافتند که سلول‌های استریوزوم و ساختار دیگر، ماتریکس، با پیشرفت بیماری شروع به از دست دادن ویژگی‌های متمایز خود می‌کنند. . محققان امیدوارند که نقشه برداری آنها از جسم مخطط و چگونگی تأثیر آن توسط هانتینگتون بتواند به درمان های جدیدی منجر شود که سلول های خاصی را در مغز هدف قرار می دهد.

به گفته محققان، این نوع تجزیه و تحلیل همچنین می تواند سایر اختلالات مغزی را که بر جسم مخطط تأثیر می گذارند، مانند بیماری پارکینسون و اختلال طیف اوتیسم روشن کند.

میریام هیمن، دانشیار دپارتمان مغز و علوم شناختی MIT و عضو موسسه یادگیری و حافظه Picower، و مانولیس کلیس، استاد علوم کامپیوتر در آزمایشگاه علوم کامپیوتر و هوش مصنوعی MIT (CSAIL) و عضو مؤسسه Broad MIT و هاروارد نیز از نویسندگان ارشد این مطالعه هستند. آیانو ماتسوشیما، دانشمند تحقیقاتی موسسه مک گاورن، و سرجیو سباستین پیندا، دانشجوی کارشناسی ارشد MIT، نویسندگان اصلی این مقاله هستند که در ارتباطات طبیعت.

آسیب پذیری نورون

بیماری هانتینگتون منجر به انحطاط ساختارهای مغزی به نام عقده های پایه می شود که مسئول کنترل حرکت هستند و همچنین در سایر رفتارها و همچنین احساسات نقش دارند. برای سال‌های متمادی، گریبیل در حال مطالعه جسم مخطط، بخشی از عقده‌های قاعده‌ای است که در تصمیم‌گیری‌هایی که نیاز به ارزیابی نتایج یک عمل خاص دارد، نقش دارد.

سال‌ها پیش، گریبیل کشف کرد که جسم مخطط به استریوزوم‌ها، که خوشه‌هایی از نورون‌ها هستند، و ماتریکسی که استریوزوم‌ها را احاطه می‌کند، تقسیم می‌شود. او همچنین نشان داده است که استریوزوم ها برای تصمیم گیری هایی که نیاز به تجزیه و تحلیل هزینه و فایده اضطراب برانگیز دارند، ضروری هستند.

در مطالعه ای در سال 2007، ریچارد فاول از دانشگاه اوکلند کشف کرد که در بافت مغز پس از مرگ بیماران هانتینگتون، استریوزوم ها انحطاط زیادی را نشان می دهند. فاول همچنین دریافت که تا زمانی که این بیماران زنده بودند، بسیاری از آنها قبل از بروز علائم حرکتی علائمی از اختلالات خلقی مانند افسردگی را نشان داده بودند.

برای بررسی بیشتر ارتباط بین جسم مخطط و خلق و خو و اثرات حرکتی هانتینگتون، گریبیل با کلیس و هیمن برای مطالعه الگوهای بیان ژن سلول های استریوزومی و ماتریکس همکاری کرد. برای انجام این کار، محققان از توالی RNA تک سلولی برای تجزیه و تحلیل نمونه های مغز انسان و بافت مغز از دو مدل موش بیماری هانتینگتون استفاده کردند.

در جسم مخطط، نورون ها را می توان به عنوان نورون های D1 یا D2 طبقه بندی کرد. نورون های D1 در مسیر “go” که شروع کننده یک عمل است، درگیر هستند و نورون های D2 بخشی از مسیر “بدون رفتن” هستند که یک عمل را سرکوب می کنند. نورون‌های D1 و D2 هر دو در داخل استریوزوم و ماتریکس یافت می‌شوند.

تجزیه و تحلیل بیان RNA در هر یک از این نوع سلول‌ها نشان داد که نورون‌های استریوزومی بیشتر از نورون‌های ماتریکس توسط هانتینگتون آسیب می‌بینند. علاوه بر این، در داخل استریوزوم ها، نورون های D2 نسبت به D1 آسیب پذیرتر هستند.

محققان همچنین دریافتند که این چهار نوع سلول اصلی شروع به از دست دادن هویت مولکولی شناسایی خود کرده و تشخیص آنها از یکدیگر در بیماری هانتینگتون دشوارتر می شود. گریبیل می گوید: «به طور کلی، تمایز بین استریوزوم ها و ماتریس بسیار مبهم می شود.

اختلالات استریوزومی

یافته ها نشان می دهد که آسیب به استریوزوم ها، که در تنظیم خلق و خو نقش دارند، ممکن است مسئول اختلالات خلقی باشد که در مراحل اولیه بیماری به بیماران هانتینگتون آسیب می زند. به گفته محققان، بعداً، انحطاط نورون‌های ماتریکس احتمالاً به کاهش عملکرد حرکتی کمک می‌کند.

در کار آینده، محققان امیدوارند تا بررسی کنند که چگونه انحطاط یا بیان غیر طبیعی ژن در استریوزوم ها ممکن است به سایر اختلالات مغزی کمک کند.

تحقیقات قبلی نشان داده است که فعالیت بیش از حد استریوزوم‌ها می‌تواند منجر به ایجاد رفتارهای تکراری مانند آن‌هایی که در اوتیسم، اختلال وسواس فکری جبری و سندرم تورت دیده می‌شود، شود. در این مطالعه، حداقل یکی از ژن هایی که محققان کشف کردند در استریوزوم های مغز هانتینگتون بیش از حد بیان شده است نیز با اوتیسم مرتبط است.

علاوه بر این، بسیاری از نورون‌های استریوزومی به قسمتی از مغز که بیشتر تحت تأثیر بیماری پارکینسون است (ماده سیاه، که بیشتر دوپامین مغز را تولید می‌کند) منفجر می‌شوند.

گریبیل می‌گوید: «اختلالات بسیار زیادی وجود دارد که احتمالاً جسم مخطط را درگیر می‌کند، و اکنون، تا حدی از طریق رونویسی، ما در حال کار برای درک این موضوع هستیم که چگونه همه اینها می‌توانند با هم تطبیق داده شوند.»

این داستان با حسن نیت از MIT News (web.mit.edu/newsoffice/)، یک سایت محبوب که اخبار مربوط به تحقیقات، نوآوری و آموزش MIT را پوشش می دهد، بازنشر شده است.