اكتشف العلماء نوعين متخصصين من الخلايا العصبية في "الدماغ الصغير" للقلب
© Depositphotos.com / Syda_Productions
تابعنا عبر
حدد الباحثون مجموعتين متميزتين من الخلايا العصبية ضمن الجهاز العصبي الداخلي للقلب،تساعد إحدى المجموعتين في تنظيم معدل ضربات القلب وتدفق الدم أثناء النشاط الطبيعي، بينما تصبح الأخرى ضرورية أثناء الإجهاد الشديد، لحماية القلب من عدم الاستقرار الكهربائي والسكتة القلبية المفاجئة.
لماذا يمتلك القلب جهازه العصبي الخاص؟
يتأثر كل نبضة قلب بإشارات تنتقل بين الدماغ والقلب، لكن القلب لا يُتحكم به من قِبل الدماغ وحده، فهو يحتوي أيضًا على شبكة محلية من الخلايا العصبية تُسمى "الجهاز العصبي القلبي الداخلي"، أو (ICNS)، والذي يُوصف أحيانًا بأنه "الدماغ الصغير" للقلب.
لا ينبغي أخذ هذا التعبير حرفيًا،فهذه الشبكة لا تُفكر ولا تشعر ولا تتخذ قرارات واعية. بل تستقبل وتعالج الإشارات العصبية التي تُساعد في ضبط معدل ضربات القلب وتدفق الدم والنشاط الكهربائي وفقًا لتغير احتياجات الجسم.
لسنوات عديدة، كان الباحثون على دراية بوجود هذه الخلايا العصبية، لكنهم واجهوا صعوبة في تحديد وظائفها الفردية،فهي قليلة العدد، وموجودة ضمن نسيج القلب المعقد، وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالألياف العصبية القادمة من أجزاء أخرى من الجسم، ولذلك، كان العلماء يميلون إلى التعامل معها كمجموعة متجانسة نسبيًا بدلًا من اعتبارها مجموعات خلوية متخصصة.
يتحدى البحث الجديد هذا التصور، إذ يُظهر أن الجهاز العصبي الموضعي للقلب يحتوي على نوعين على الأقل من الخلايا العصبية المتميزة جزيئيًا، ولكل منهما وظائف مختلفة تمامًا.
إظهار الخلايا العصبية الخفية في القلب
قام باحثون في جامعة ييل بتعديل فئران بالغة وراثيًا لتسهيل تحديد الخلايا العصبية داخل قلوبها، ثم جمعوا عدة تقنيات لفحص الخلايا وتتبع روابطها.
إحدى هذه الطرق هي تسلسل الحمض النووي الريبوزي أحادي الخلية، الذي يقيس الجينات النشطة داخل كل خلية على حدة،وغالبًا ما تُفعّل الخلايا ذات الوظائف المختلفة مجموعات جينية مختلفة، مما يسمح للباحثين بفصل الخلايا المتشابهة ظاهريًا إلى مجموعات بيولوجية متميزة.
استخدم الفريق أيضًا التصوير ثلاثي الأبعاد عالي الدقة لرسم خريطة لمواقع الخلايا العصبية والمناطق التي تصل إليها في القلب، ثم مكّنت الأدوات الجينية الخاصة بالخلايا العلماء من تحفيز أو إزالة مجموعات مختارة من الخلايا العصبية ومراقبة استجابة قلوب الحيوانات.
كشف التحليل عن مجموعتين رئيسيتين، تم تحديدهما بواسطة مؤشرات جزيئية تُسمى Npy وDdah1. تشير هذه الأسماء إلى جينات ساعدت الباحثين على تمييز الخلايا؛ ولا تعني أن أيًا من هذين الجينين بمفرده يتحكم في وظائف القلب. تلقى نوعا الخلايا العصبية مدخلات عصبية خارجية مختلفة، وسلكا مسارات مختلفة عبر القلب، وأديا وظائف فسيولوجية منفصلة.
خلايا "Npy" العصبية تدعم القلب أثناء النشاط اليومي
تلقت المجموعة الأولى، المعروفة باسم الخلايا العصبية الموجبة لـ "Npy"، إشارات مرتبطة بالعصب المبهم والجهاز العصبي اللاودي بشكل أساسي.
يُشار إلى الجهاز العصبي اللاودي أحيانًا باسم شبكة "الراحة والهضم" في الجسم. يُساعد هذا بشكل عام على إبطاء نبضات القلب وموازنة التأثيرات المُحفزة للجهاز العصبي الودي، الذي يزداد نشاطه أثناء ممارسة الرياضة أو التعرض للخطر أو الإجهاد العاطفي.
عندما قام الباحثون بتنشيط خلايا "Npy" العصبية، تباطأت نبضات قلب الفئران، والأهم من ذلك، أن إزالة هذه الخلايا العصبية أدى إلى اضطراب التروية التاجية - أي تدفق الدم عبر الأوعية الدموية التي تُغذي عضلة القلب - وتسبب في تدهور سريع في أداء القلب. وفي النهاية، أصيبت الحيوانات المُتأثرة بفشل قلبي قاتل.
تشير هذه النتائج إلى أن خلايا "Npy" العصبية لا تقتصر وظيفتها على ضبط عضو مكتفٍ ذاتيًا فحسب، بل هي ضرورية للحفاظ على وظيفة القلب الطبيعية، وتدفق الدم التاجي الكافي، والبقاء على قيد الحياة في الظروف الفسيولوجية الروتينية، ويبدو أنها تُشكل جزءًا من نظام التحكم اليومي للقلب، حيث تُساعد العضو باستمرار على مُواءمة نشاطه مع احتياجات الجسم.
خلايا "Ddah1" العصبية تحمي القلب أثناء الإجهاد الشديد
أما المجموعة الثانية من الخلايا العصبية، والتي تُسمى خلايا "Ddah1" الموجبة، فقد كان سلوكها مُختلفًا تمامًا.
لم يُحدث تنشيط هذه الخلايا العصبية أو إزالتها تأثيرًا ملحوظًا أثناء راحة الفئران. في البداية، بدت هذه الخلايا أقل أهمية من مجموعة خلايا "Npy". ولم يبرز دورها الحاسم إلا عندما تعرضت الحيوانات لضغط بدني أو نفسي شديد.
تلقت خلايا "Ddah1" العصبية إشارات الجهاز العصبي الودي بشكل تفضيلي، وهو نوع من إشارات الجهاز العصبي التي تُهيئ الجسم للاستجابة للمواقف الصعبة أو المُهددة. وفي ظل الضغط الشديد، ساعدت هذه الخلايا في الحفاظ على استقرار النشاط الكهربائي للقلب.
عند غياب الخلايا العصبية، عانت الفئران المُجهدة من اضطرابات كهربائية خطيرة أعقبها توقف مفاجئ للقلب. وقد أدى تنشيط نفس المجموعة من الخلايا إلى توفير حماية، مما ساعد القلب على البقاء مستقرًا أثناء هذا التحدي.
يشير هذا إلى أن خلايا "Ddah1" العصبية تعمل كدائرة طوارئ متخصصة. قد تبقى أهميتها خفية خلال الحياة الطبيعية، لكنها تصبح حاسمة عندما يُعرّض الإجهاد الجهاز القلبي الوعائي لضغط شديد.
يُوضح هذا الاكتشاف أيضًا سبب إمكانية إغفال وظائف بيولوجية هامة عند دراسة عضو ما في حالة الراحة فقط. فبعض أنظمة الحماية لا تظهر إلا عندما يتجاوز الجسم نطاق تشغيله الطبيعي.
تقسيم العمل داخل القلب
تكشف هذه النتائج مجتمعةً عن تقسيم واضح للعمل داخل الجهاز العصبي القلبي الداخلي.
تدعم مجموعة خلايا "Npy" معدل ضربات القلب، والدورة الدموية التاجية، والأداء القلبي الطبيعي أثناء النشاط اليومي. أما مجموعة خلايا "Ddah1" فهي أقل أهمية في حالة الراحة، لكنها تحمي الإيقاع الكهربائي للقلب عندما يُهدد الإجهاد الشديد بزعزعة استقراره.
يُعدّ هذا الاكتشاف ذا أهمية علمية بالغة، إذ يُبدّل الصورة النمطية القديمة للخلايا العصبية القلبية باعتبارها مجموعة متجانسة، بصورة أكثر تفصيلًا لدوائر عصبية متخصصة.
كما يُسهم في تعزيز فهمنا المتزايد بأن التواصل بين الدماغ والجسم ليس مجرد نظام أوامر أحادي الاتجاه. فالشبكات العصبية المحلية داخل الأعضاء قادرة على استقبال إشارات خارجية، ومعالجة المعلومات، وإنتاج استجابات مُتكيفة مع ظروف فسيولوجية مُحددة.
هل يُمكن أن يُفضي هذا الاكتشاف إلى علاجات أفضل لأمراض القلب؟
يُجرى حاليًا بحث مُتزايد حول الجهاز العصبي القلبي الداخلي باعتباره هدفًا علاجيًا مُحتملًا، وقد رُبط النشاط العصبي القلبي غير الطبيعي باضطرابات تشمل الرجفان الأذيني، وفشل القلب، والموت القلبي المفاجئ.
تؤثر بعض الإجراءات الحالية على الأعصاب المُحيطة بالقلب من خلال طرق مثل التحفيز الكهربائي، أو الاستئصال بالترددات الراديوية، أو الاستئصال بالتبريد. قد تُؤثر هذه التدخلات على مناطق واسعة من الجهاز العصبي بدلًا من مجموعة خلايا مُحددة بدقة، مما قد يُساهم في تباين النتائج.
يُتيح تحديد الخلايا العصبية ذات الوظائف المُنفصلة إمكانية تعديل عصبي أكثر انتقائية. التعديل العصبي يعني تغيير نشاط الأعصاب باستخدام الإشارات الكهربائية أو الأدوية أو غيرها من التدخلات الموجهة.
من حيث المبدأ، قد تُعزز العلاجات المستقبلية مسارًا وقائيًا دون التأثير على الخلايا العصبية اللازمة لوظيفة القلب الطبيعية، كما يمكن للباحثين دراسة ما إذا كانت بعض اضطرابات النظم القلبي تنشأ جزئيًا نتيجة تلف أو فرط نشاط أو انفصال مجموعة من الخلايا العصبية القلبية.
مع ذلك، تبقى هذه الاحتمالات مجرد تكهنات،فقد أُجريت التجارب على فئران مُعدلة وراثيًا، والتي لا تُحاكي قلوبها وأجهزتها العصبية بيولوجيا الإنسان بدقة.
المصدر : | مجلة ناتشر العلمية |
