نتایج جدید، درمان‌های BDNF را در کانون توجه قرار می‌دهد

سلول‌های مغز برای زنده ماندن به حمایت یکدیگر وابسته هستند. مواد مغذی به نام فاکتورهای تروفیک مانند کود مغز عمل می‌کنند و سلول‌های مغزی مجاور را سالم نگه می‌دارند. مدت‌هاست تصور می‌شود که این فرآیند در بیماری هانتینگتون به درستی پیش نمی‌رود و تحقیقات جدید و هیجان‌انگیز روی موش‌ها، تصویر بسیار واضحی از آنچه دقیقا در حال وقوع است، ارائه می‌دهد.

غذای مغز

سلول‌های مغزی خاصی به نام نورون‌ها، با ارسال پیام به یکدیگر و استفاده از این پیام‌ها برای انجام محاسبات، کار می‌کنند. هر فعالیتی در دنیای حیوانات، از خزیدن یک کرم در گل و لای گرفته تا نوشتن یک شعر توسط انسان، به صحبت کردن این سلول‌ها با یکدیگر بستگی دارد. در اتصالات بین نورون‌ها، به نام سیناپس‌ها، پیام‌های شیمیایی به سرعت از سلول‌های فرستنده به سلول‌های گیرنده جریان می‌یابند.

پیام‌های شیمیایی ارسال شده بین نورون‌ها معمولاً انتقال‌دهنده‌های عصبی نامیده می‌شوند—آنها زیربنای ارتباطات میلی‌ثانیه‌ای هستند که در مغز رخ می‌دهند. پیام‌های شیمیایی دیگری که توسط یک سلول ارسال و توسط سلول دیگر دریافت می‌شوند، بر روی این همهمه انتقال‌دهنده‌های عصبی قرار می‌گیرند. درست مانند یک سیم از شرکت کابل شما که می‌تواند چندین کانال را حمل کند، بیش از یک نوع ارتباط در سراسر سیناپس‌های بین نورون‌ها رخ می‌دهد.

یکی از این کانال‌های جایگزین، سیگنال‌هایی را حمل می‌کند که دانشمندان آن را فاکتورهای نوروتروفیک می‌نامند. اینها مواد شیمیایی بزرگ و پیچیده‌ای هستند که برخلاف انتقال‌دهنده‌های عصبی که ارتباط منظم سلول‌های مغزی را واسطه می‌کنند، تقریباً فقط یک چیز می‌گویند: «زنده بمان!»

این کمی عجیب به نظر می‌رسد—چرا سلول‌های مغزی اصلاً می‌خواهند بمیرند؟ در واقع، یکی از عجیب‌ترین چیزها در مورد مغز انسان این است که حدود نیمی از سلول‌هایی که در مغز شما متولد می‌شوند، قبل از رسیدن به بزرگسالی می‌میرند. این اتلاف به نظر می‌رسد، اما فرآیندی است که توسط تکامل انتخاب شده است تا مغز ما را پر از نورون‌های سالم و متصل نگه دارد.

حتی در مغز بزرگسالان، سلولی که از همسایگان خود جدا شده باشد، به سادگی می‌میرد. یکی از راه‌های اصلی که مغز ما این فرآیند را کنترل می‌کند، برنامه‌ریزی سلول‌های مغزی به گونه‌ای است که آنها را به مواد شیمیایی بزرگی که در سیناپس‌ها به همراه انتقال‌دهنده‌های عصبی معمولی آزاد می‌شوند، «معتاد» می‌کند. از آنجایی که وظیفه آنها حفظ سلامت نورون‌ها است، دانشمندان این مواد شیمیایی حیاتی را فاکتورهای نوروتروفیک می‌نامند (تروفه در یونانی به معنای «تغذیه کردن» یا «خوراک دادن» است).

در نتیجه این طراحی به ظاهر عجیب، مغز ما دائماً یک خورش در حال جوش از فاکتورهای نوروتروفیک است، هر نورون دائماً به همسایگان خود فریاد می‌زند: «هی! زنده بمان!»

تعداد زیادی فاکتور نوروتروفیک وجود دارد، با یک آشفتگی الفبایی گیج‌کننده از سرنام‌ها برای شناسایی آنها (BDNF، GDNF، CNTF، TNF، TGF و غیره). یکی از این فاکتورها، به نام «فاکتور نوروتروفیک مشتق‌شده از مغز» یا BDNF، برای بیماری هانتینگتون از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

مدارهای حیاتی در مغز مبتلا به بیماری هانتینگتون

بیماری هانتینگتون با الگوهای بسیار خاصی از مرگ سلولی در مغز مرتبط است. در عمق زیر سطح مغز، یک خوشه کوچک از سلول‌ها به نام استریاتوم به نظر می‌رسد آسیب‌پذیرترین ناحیه باشد و تقریباً به طور کامل در طول عمر فرد مبتلا به بیماری هانتینگتون تخریب می‌شود.

همانطور که بیشتر مناطق مغز در مدارهای پیچیده به یکدیگر متصل هستند، استریاتوم ورودی‌هایی را از قشر مغز دریافت می‌کند—سطح چروکیده مشخصه‌ای که از بیرون مغز بیشتر مشهود است. دانشمندان بر این باورند که اختلال در ارتباط بین این دو بخش از مغز، قشر مغز و استریاتوم، ممکن است بیشتر علائم بیماری هانتینگتون را توضیح دهد.

مانند بسیاری از اتصالات در مغز، ارتباط بین قشر مغز و استریاتوم با آزاد شدن یک فاکتور تروفیک مرتبط است—در این مورد BDNF. سلول‌های قشر مغز، سلول‌های استریاتوم را با BDNF تغذیه می‌کنند و دائماً به آنها یادآوری می‌کنند که نمیرند.

از آنجایی که سلول‌های مغزی در استریاتوم در بیماران مبتلا به بیماری هانتینگتون بسیار آسیب‌پذیر به نظر می‌رسند، این فرآیند نوروتروفیک برای دانشمندانی که بیماری هانتینگتون را مطالعه می‌کنند، مورد توجه قرار گرفت. اگر انتقال BDNF از قشر مغز به استریاتوم به نوعی در بیماری هانتینگتون مختل شود، آیا می‌تواند آسیب‌پذیری استریاتوم را توضیح دهد؟

کارهای اولیه BDNF

در واقع، در اوایل سال 2001، گروهی از دانشمندان بیماری هانتینگتون به رهبری پروفسور النا کاتانئو در میلان دریافتند که سلول‌های دارای ژن جهش‌یافته بیماری هانتینگتون به نظر می‌رسد BNDF کمتری تولید می‌کنند. کار بعدی تیمی از دانشمندان به رهبری پروفسور سندرین هامبرت و فردریک سودو در فرانسه نشان داد که علاوه بر این، سلول‌های دارای ژن جهش‌یافته بیماری هانتینگتون به نظر می‌رسد در ماشین‌آلاتی که مسئول انتقال BDNF هستند، مشکل دارند.

تعداد زیادی از مطالعات بعدی نشان داده‌اند که افزایش میزان BDNF در مغز، از طریق مجموعه‌ای گیج‌کننده از روش‌ها، موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون را بهتر می‌کند. به نظر می‌رسد کاملاً واضح است که وقتی صحبت از BDNF می‌شود، بیشتر برای سلول‌های استریاتوم مبتلا به بیماری هانتینگتون بهتر است.

یافته‌های جدید شگفت‌انگیز

مطالعه جدیدی توسط گروهی از دانشمندان به رهبری پروفسور جیمز سورمیر از دانشگاه نورث‌وسترن در شیکاگو، جزئیات قابل توجهی را به داستان BDNF اضافه می‌کند. تیم سورمیر از تکنیک‌های پیچیده برای مطالعه سیناپس‌های منفرد بین نورون‌ها در مغز موش‌ها استفاده می‌کند. لیزرهایی که روی میکروسکوپ‌های پیچیده آنها نصب شده‌اند، آنها را قادر می‌سازند تا سیناپس‌های منفرد را فعال کنند و بررسی کنند که چگونه این سیناپس‌ها ممکن است در بیماری هانتینگتون تغییر کنند.

در یک فرآیند طبیعی مغز مانند یادگیری، تیم سورمیر می‌توانست تقویت و تضعیف سیناپس‌های منفرد را مشاهده کند—تغییرات طبیعی که زیربنای فرآیند یادگیری هستند.

این انعطاف‌پذیری سالم سیناپس در سیناپس‌های خاصی در موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون از بین رفته بود، که نشان‌دهنده ارتباط ناسالم بین قشر مغز و استریاتوم است. چه چیزی باعث می‌شود سیناپس‌ها در مغز مبتلا به بیماری هانتینگتون در انجام صحیح کار خود مقاومت کنند؟

تیم سورمیر برای کشف اینکه چه چیزی می‌تواند باعث این ارتباط ضعیف بین قشر مغز و استریاتوم شود، اقدام کرد. با انگیزه از یافته‌های قبلی، این تیم انتشار BDNF را بررسی کرد.

به طور شگفت‌انگیزی، در مغز موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون که آنها مطالعه کردند، تیم سورمیر هیچ تفاوتی در میزان BDNF تولید شده توسط قشر مغز یا در میزان فرود آن بر روی نورون‌ها در استریاتوم پیدا نکرد. این بسیار متفاوت از چیزی است که توسط گروه‌های دیگر مشاهده شده بود.

مشکل از تو نیست، از منه

آیا این بدان معناست که BDNF مهم نیست؟ تیم سورمیر کمی عمیق‌تر رفت و به انواع تغییراتی که در داخل سلول‌های گیرنده هنگام فرود BDNF بر روی آنها رخ می‌دهد، نگاه کرد.

برای اینکه مواد شیمیایی مانند انتقال‌دهنده‌های عصبی و فاکتورهای تروفیک بر روی یک سلول گیرنده تأثیر بگذارند، باید در سمت پذیرنده شناخته شوند. این شناخت زمانی حاصل می‌شود که سلول پذیرنده یک گیرنده خاص برای هر سیگنال خاص تولید کند. در این مورد، اگر BDNF کلید باشد، «گیرنده‌های BDNF» سوراخ‌های کلیدی روی سطح سلول هستند که در آن قرار می‌گیرند.

انگار این داستان به اندازه کافی پیچیده نبود، BDNF در واقع سه (یا بیشتر!) سوراخ کلیدی مختلف دارد که می‌تواند روی سطح سلول گیرنده در آن قرار گیرد. طبیعت به روش‌های مرموزی عمل می‌کند و شاید با هدف نهایی حفظ آن نورون‌های سالم و متصل، برخی از گیرنده‌های BDNF پیام‌های حیاتی «زنده بمان» را ارسال می‌کنند، در حالی که برخی دیگر به سلول می‌گویند: «اکنون می‌توانی بمیری!»

متشکرم طبیعت، که اینقدر پیچیده هستی.

در اینجا نسخه ساده شده‌ای از آنچه تیم سورمیر کشف کرد آمده است: سلول‌های قشر مغز موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون به اندازه کافی BDNF تولید می‌کردند. سلول‌های استریاتوم موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون به همان اندازه سیگنال «زنده بمان» را دریافت می‌کردند که سلول‌های موش‌های عادی. اما موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون همچنین دوز اضافی از پیام «اکنون بمیر» را دریافت می‌کردند که BDNF می‌تواند ارسال کند.

هنگامی که آنها گیرنده‌های BDNF را که پیام «اکنون بمیر» را آغاز می‌کنند، مسدود کردند، دانشمندان دریافتند که سلول‌های استریاتال در موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون انعطاف‌پذیرتر می‌شوند و بیشتر شبیه سلول‌های موش‌های عادی به نظر می‌رسند.

آیا این خبر خوبی است یا خبر بد؟

گزارش سورمیر و تیمش ممکن است در نگاه اول گیج‌کننده به نظر برسد. هنگامی که آنها برای مطالعه BDNF اقدام کردند، انتظار داشتند نوع خاصی از اختلال عملکرد را پیدا کنند و در واقع چیز کاملاً متفاوتی پیدا کردند.

اما این در واقع یک پیشرفت بزرگ است، زیرا به ما کمک می‌کند تا با جزئیات بسیار دقیق‌تری درک کنیم که چه اتفاقی برای BDNF در این موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون می‌افتد. مطالعات آینده روشن خواهند کرد که چرا انواع مختلف موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون نتایج متفاوتی ارائه داده‌اند، که احتمالاً به دانشمندان کمک می‌کند تا نقش BDNF را در بیماری هانتینگتون بهتر درک کنند.

مهمتر از همه، آنچه این مطالعه ارائه کرده است، یک هدف جدید برای توسعه داروی بیماری هانتینگتون است. به جای تلاش برای افزایش میزان BDNF در مغز، دانشمندان ممکن است بتوانند به سادگی گیرنده BDNF خاصی را که به سلول‌ها می‌گوید «اکنون بمیر»، مسدود کنند. از آنجایی که سیگنال‌دهی BDNF از طریق کانال «زنده بمان» همچنان در حال انجام بود، ممکن است پیش‌بینی کنیم که این نوع درمان موش‌های مبتلا به بیماری هانتینگتون را بهتر می‌کند. منتظر کارهای هیجان‌انگیز بیشتری در مورد BDNF در آینده باشید.

بیشتر بدانید

• Link to the original publication by Surmeier and colleagues (full article requires payment or subscription)