كيف تتحكم الخلايا العصبية اللاإرادية في وظائف الجهاز الهضمي؟
يتولى الجهاز العصبي اللاإرادي تنظيم وظائف الأعضاء الداخلية مثل القلب والأمعاء، ويعمل بمثابة حلقة وصل بين الدماغ وبقية الجسم.
ينقسم الجهاز العصبي اللاإرادي إلى قسمين ـ الجهاز الودي والجهاز الباراسمبثاوي، واللذان يوصفان غالبًا بأنهما يعملان كمسرع ومكبح للجسم على التوالي.
على سبيل المثال، ينشط الجهاز العصبي الودي استجابة "القتال أو الهروب" ردًا على الخطر، فيركز الطاقة على البقاء الفوري ويوقف الوظائف الأقل إلحاحًا مثل الهضم.
اكتشاف جديد
والآن، كشفت دراسة جديدة من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عن مجموعات متنوعة من الخلايا العصبية داخل الجهاز العصبي الودي، وتكشف عن كيفية تحكمها في الوظائف الحشوية بطريقة خاصة بكل عضو.
تم إجراء البحث، الذي نُشر في مجلة Nature، بقيادة طالب الدراسات العليا تونغتونغ وانغ، في مختبر يوكي أوكا، أستاذ علم الأحياء ومحقق معهد أبحاث التراث الطبي.
تركز الأبحاث في مختبر أوكا على فهم كيفية تعاون الدماغ والجسم للحفاظ على توازن داخلي صحي. في عام 2022، اكتشف الفريق نظامًا من الجسم إلى الدماغ ينقل إشارات حول مستويات الترطيب. لكن الآليات التي ينظم بها الدماغ وظائف الجسم الأخرى، مثل استجابة القتال أو الهروب، ظلت بعيدة المنال منذ فترة طويلة لدى العلماء.
وبحسب موقع ميديكال إكسبريس، يقول أوكا: "لقد كان تشريح ووظيفة الجهاز العصبي اللاإرادي معروفًا منذ أكثر من قرن من الزمان، ولكن من المثير للدهشة أننا لا نملك سوى فهم ضئيل للتنوع الخلوي والوظيفي للخلايا العصبية اللاإرادية".
في حين يتألف الجهاز العصبي المركزي من الخلايا العصبية في الدماغ والحبل الشوكي، فإن الجهاز العصبي الودي أو المحيطي أو اللاإرادي يتألف من الخلايا العصبية في العقد (مجموعات أو مجموعات) في جميع أنحاء الجسم، والتي تعصب مناطق مثل الأمعاء والقلب.
وعلى الرغم من تطوير تقنيات متقدمة لدراسة الخلايا العصبية في الدماغ، إلا أن فحص الخلايا العصبية اللاإرادية في المحيط كان أكثر تحديًا.
تقليديًا، كان يُنظر إلى الجهاز العصبي الودي باعتباره شبكة موحدة تؤثر على وظائف الأعضاء على نطاق واسع.
يتحدى هذا البحث الجديد هذا النموذج ويوضح كيف تقوم أجزاء معينة من الجهاز العصبي الودي بوظائف فريدة.
في الدراسة الجديدة، جمع وانج بين تقنيتين جزيئيتين، تسلسل الحمض النووي الريبي للخلية الواحدة والتحليل النسخي المكاني، لفحص أنماط التعبير الجيني للخلايا في العقد الودية الرئيسية التي تعصب الأعضاء البطنية، مثل الأمعاء، في الفئران.
من المثير للاهتمام أن الفريق وجد على الأقل مجموعتين مختلفتين من الخلايا العصبية تعبران عن مجموعات مختلفة من الجينات.
كشفت التحقيقات الإضافية باستخدام الفئران المعدلة وراثيًا أن إحدى هذه المجموعات العصبية تستهدف الجهاز الهضمي، بينما تستهدف المجموعة الأخرى مناطق إفرازية بما في ذلك البنكرياس والقناة الصفراوية.
يقول وانج: "كان اكتشاف مجموعات الخلايا العصبية الودية المتنوعة ذات الأعصاب الخاصة بالأعضاء أمرًا مثيرًا للدهشة، لأنه يسمح بالتحكم الدقيق وتعديل وظائف الجسم".
بعد ذلك، سعى الفريق إلى فهم كيفية تأثير هذه الأنواع المختلفة من الخلايا العصبية على العمليات الفسيولوجية. وركزوا أولًا على إفراز الصفراء، وهو سائل ينتجه الكبد بكميات ضئيلة ويطلقه في الأمعاء لهضم الدهون.
بالتعاون مع باحثين في مختبر وي جاو من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا - أستاذ الهندسة الطبية، وباحث في معهد التراث للأبحاث الطبية، ورونالد وجوان ويلينز - قام الفريق بتطوير جهاز ميكروفلويدي قادر على اكتشاف التغيرات الدقيقة في إفراز الصفراء على مستوى النانولتر، في الجسم الحي.
وباستخدام أدوات الاضطراب الجيني لتنشيط كل مجموعة من الخلايا العصبية بشكل انتقائي، وجد الباحثون أن فئة واحدة من الخلايا العصبية الودية تعمل على قمع إفرازات الجهاز الهضمي مع زيادة إفراز الجلوكاجون، وهو هرمون ضروري لتعزيز مستويات السكر في الدم. والجدير بالذكر أن الفئة الأخرى من الخلايا العصبية تعمل بشكل مستقل على تثبيط حركة الأمعاء - الضغط على عضلات الأمعاء لدفع الطعام.
يقول وانج: "كان الأمر أشبه بقلب المفاتيح في آلة معقدة ومشاهدة كيفية استجابة كل جزء".
ويضيف أوكا: "إن الترتيب المعياري الذي اكتشفناه يعني أن الجسم قادر على ضبط نشاط كل عضو من أعضائه دون التأثير على الأعضاء الأخرى، وهو مستوى من التحكم لم نكن ندركه بالكامل من قبل".
إن هذا الاكتشاف له آثار عميقة على فهم وعلاج العديد من الحالات الطبية، فالعديد من الأمراض تنطوي على خلل في وظائف أعضاء معينة، وفهم المسارات العصبية المخصصة يفتح الباب أمام إمكانيات علاجية جديدة.
ورغم أن الجهاز العصبي الودي ربما يكون معروفًا بقدرته على الاستجابة للتهديدات مثل الحيوانات المفترسة، فإن عوامل ضغط أخرى مثل انخفاض مستويات الجلوكوز في الجسم قد تعمل أيضا على تنشيط الخلايا العصبية الودية، وهناك حاجة إلى المزيد من الدراسات لفهم مسارات الإشارات المعقدة من الدماغ إلى الجسم التي تعالج وتتكامل وتستجيب لإشارات الضغط المختلفة.
