خلايا الدماغ، كما خلايا العضلات، تُحرّر الجلوكوز استجابة لزيادة النشاط

دراسة تُسلط النظر علىٰ سبب اعتماد الدماغ الكبير علىٰ نسبة السُكّر ليعمل.

فى دراسة للأعصاب نشرت في التاسع عشر من يناير، فريق البحث من قبل باحثين كلية ويل كورنيل الطبية “Weill cornell Medicine”أدىٰ إلىٰ اكتشاف أنَّ خلايا الدماغ توظف نوعًا معين من الجلوكوز، كوقود لنقل الإشارات الكهربية التي تُمكّن الإنسان من التفكير، والتنفس والمشي… وتشير النتائج إلىٰ أنَّ الدماغ يستخدم نفس العملية لإنتاج الطاقة حيث الطلب كما تفعل العضلات خلال التمرينات.

وتثير سؤالًا محيرًا عن كيفية تأثير هرمون الأنسولين الذي يُنظم السُكّر علىٰ وظيفة الدماغ؟
وقال الباحث البارز فى الدراسة دكتور تيموثي.إ.ريان “Timothy.A.Ryan” أستاذ الكيمياء الحيوية في كلية طب وايل كورنيل “نحن فى بداية فهم كيفية استخدام خلايا الدماغ للوقود، وكيفية محاولاتها تنظيم استخدامم هذا الوقود لخلق ATP”.

وأضاف “هذه الدراسة مركزية لأنَّها ترجع إلىٰ أساسيات كيفية تعامل الخلايا العصبية مع معالجة الجلوكوز فى مقابل الطرق المحتملة الأخرىٰ لتوفير الطاقة لنفسها”.
ويدرك العلماء منذ فترة طويلة أنَّ حرمان الخلايا العصبية من الجلوكوز يُمكن أن يُؤدي إلىٰ اختلال وظائف الدماغ. الكثير من الأنسولين يٰمكن أن يسبب نقصًا كبيرًا في مستوىٰ الجلوكوز في الدم بسرعة كبيرة جدا، مماا يؤدي إلىٰ نوبات وغيبوبة السُكّري.

السكتة الدماغية تٰنهي تدفق الدم إلىٰ الدماغ، وحرمان خلايا المخ من الجلوكوز والاكسجين المطلوبة لتعمل بشكل صحيح. ولكن شرح الآلية البيوكيميائية السبب في أنَّ الدماغ أكثر عرضة لخطر الحرمان من الجلوكوز بقىٰ أمرًا غير واضح.

فى هذه الدراسة، وجد الباحثون أنَّ “ممارسة” نقاط الاشتباك العصبي تُنظم إنتاج “ATP”عن طريق وضع المزيد من النسخ من جزيء يُسمىٰ “Glut4” علىٰ سطحها لتحصل علىٰ الجلوكوز الإضافي استجابة للنشاط.

يلعب جزيء “Glut4” دورًا هامًا في تنظيم مستويات الجلوكوز في الجسم. الأنسولين،علىٰ سبيل المثال، يُطلق “Glut4″بعد تناول وجبة ليعبأ علىٰ سطح الخلايا الدهنية والعضلية. مشيرًا لتخزين الجلوكوز الزائد الصادر بعد هضم الطعام. يذهب “Glut4” لسطح خلايا العضلات النشطة، حيث يتم تحويل الجلوكوز إلىٰ “ATP” لمساعدة تقوية العضلات.

قال دكتور ريان “لقد اكتشفنا إنَّ نقاط الاشتباك العصبي كثيرة مثل العضلات النشطة”، “نقاط الاشتباك العصبي الممارسة أو النشطة، تعمل تعبئة ناقلات الجلوكوز ووضعها علىٰ سطح الغشاء المتشابك بحيث أنَّ التشابك سوف يستخدم المزيد من الجلوكوز كاستجابة للنشاط، ومن ثم، استخدام الجلوكوز لتقوية الاشتباك”.

وقد حدد د.ريان و د.غزال أشرفي وزملائهم أنَّ نقطة الضعف في وظيفة الاشتباك العصبي كانت فى عملية تُسمىٰ الإلتقام “Endocytosis”، وهي عملية ضرورية لإعادة بناء الحويصلات التشابكية بعد تحرير الناقل العصبي. عند حرمان الخلايا العصبية من الجلوكوز، تصبح غير قادرة علىٰ إعادة تشكيل الحويصلات التشابكية بعد استخدامها ويبدأ انتقال الاشتباك بالتوقف تماما.

باستخدام “Glut4” الذي تم تصميمه بوضع علامة له مما يسمح للباحثين تحديد ما إذا كان موجود علىٰ سطح الخلية أو كونه مخزن داخل الخلية. اكتشف فريق دكتور ريان أنَّ ما أن تبدأ نقاط الاشتباك العصبىي بالعمل، يُحفّز إدراج نسخة أو أكثر من “Glut4″علىٰ سطح الخلية.

الإنزيم “AMPK’ AMP_activated kinase'”، يعمل كجهاز استشعار التمثيل الغذائي فى العديد من أنواع الخلايا فى الجسم لمراقبة التغيرات الطفيفة في توازن الطاقة. يقوم الإنزيم نفسه بالكشف عن اختلال توازن الطاقة فى الخلايا العضلية النشطة عند نشاطها أيضًا يؤدى إلىٰ دخول “Glut4” علىٰ سطح الخلية العضلية.

التخلص من Glut4 من الخلايا العصبية عن طريق الهندسة الوراثية يؤدي إلىٰ عمل نقاط الاشتباك العصبي كما في حالة حرمانها من الجلوكوز. حيث تصبح غير قادرة علىٰ الحفاظ علىٰ وظيفة الاشتباك لأكثر من بضع ثوان من النشاط.

وقال دكتور ريان “حيث أنَّ الوظائف الإدراكية تعتمد علىٰ قدرة نقاط الاشتباك العصبي للعمل بشكل مستمر، وتبرز هذه الاكتشافات أنَّ نقاط الاشتباك العصبي تحت سيطرة أيضية صارمة”.

واستكمل د.ريان ” هذه النتائج ممكن أن تفسر كيفية التخلص من جلوكوز الوجبات الخفيفة فيما يُسمىٰ- النظام الغذائي الكيتوني Ketogenic Diet، يمنع النوبات في الأطفال الذين يعانون من نوع الصرع المقاوم للأدوية.
انتشار التشنجات تعتمد علىٰ تتابع نشاط نقاط الاشتباك العصبي،مما يُؤدي إلىٰ اشتباك عصبي يُنشّط الآخر، وبالتوالي فى جميع أنحاء الدماغ. وأضاف الحفاظ علىٰ مستويات الجلوكوز منخفضة قد يمنع نقاط الاشتباكك العصبي من القدرة علىٰ العمل بالشكل الأمثل وبالتالي، حماية الدماغ من النوبات”.

بالرغم من معرفة العلماء أنَّه يتمّٰ العثور علىٰ الأنسولين في الدماغ،ألا إنَّه يظل ما يحدث غير مفهوم. دكتور ريان وزملاؤه يعملون الآن علىٰ فهم كيف يُؤثر تحكم الأنسولين في “Glut4″في الدماغ علىٰ كيفية عمل الخلايا العصبية.

المصادر: 1