كيف يعمل ببتيد الدماغ المعزز للعدوانية في ذباب الفاكهة

كيف يعمل ببتيد الدماغ المعزز للعدوانية في ذباب الفاكهة

يبحث علماء سالك في كيفية تأثير الببتيدات العصبية على خلايا عصبية معينة ، مما يوفر نظرة ثاقبة حول كيفية تواصل الدماغ في اضطرابات طيف التوحد ونقص الانتباه

LA JOLLA - بالإضافة إلى التواصل مع النواقل العصبية ، يستخدم الدماغ أيضًا بروتينات صغيرة تسمى الببتيدات العصبية. ترسل الببتيدات العصبية إشارات بين الخلايا العصبية ، وتعمل بشكل مشابه للناقلات العصبية ولكن مع وجود اختلافات رئيسية مثل الحجم الأكبر والقدرة على السفر بعيدًا عن الخلايا العصبية التي تنتجها. على الرغم من الاعتراف بأهميتها على نطاق واسع ، فإن الطريقة التي تتحرك بها الببتيدات العصبية حول الدماغ وتؤثر على الخلايا العصبية ظلت غير مفهومة جيدًا — حتى الآن.

دراسة من قبل علماء Salk نشرت في مجلة العلوم العصبية في 10 مايو 2023 ، يكشف عن التأثير المتغير الذي يمكن أن تحدثه الببتيدات العصبية على نشاط الدماغ ويوضح كيفية تواصل الدماغ في الذباب - وهي خطوة مهمة لفهم الأسباب الكامنة وراء الحالات البشرية ، مثل اضطراب طيف التوحد أو اضطرابات نقص الانتباه.

يقول أحد كبار المؤلفين: "لقد عالجت الدراسات الببتيدات العصبية كما لو كانت أصلًا واحدًا وهدفًا واحدًا ينتج عنه نتيجة بسيطة ، لكن تأثيرها أكبر بكثير من ذلك" كنتا أساهينا، أستاذ مشارك في مختبر البيولوجيا العصبية الجزيئية. "Neuropeptides يمكن أن تفعل كثير الأشياء ذات التأثيرات المتنوعة وغير المكتشفة سابقًا والتي لها تأثيرات هائلة على السلوك ".

يمكن أن تؤثر الببتيدات العصبية على مجموعة من السلوكيات ، بما في ذلك الأكل والتزاوج والنوم ، وكذلك الشعور بالخوف أو التوتر. تطلق بعض الخلايا العصبية الببتيدات العصبية كجزيئات إشارات ، بينما تتلقى الخلايا العصبية الأخرى الببتيدات العصبية عبر مستقبلات موجودة على سطح الخلية. قبل دراسة Salk ، كان من المفترض أن يكون للببتيدات العصبية تأثير عام ونظامي على جميع الخلايا العصبية التي تعبر عن المستقبلات المطابقة. لكن الأدلة المتزايدة تشير إلى أن ببتيدًا عصبيًا معينًا قد يتحكم في سلوكيات مختلفة ، مثل الأكل أو أن تكون عدوانيًا ، من خلال العمل على دوائر دماغية متميزة.

في هذه الدراسة ، أراد فريق Asahina فحص الببتيد العصبي tachykinin ، المعروف بزيادة العدوانية في العديد من أنواع الحيوانات ، بما في ذلك ذباب الفاكهة والفئران وحتى البشر. كانوا فضوليين لمعرفة كيف يؤثر التاكيكينين على التواصل العصبي وسلوك الحيوان.

لتتبع tachykinin ، أنشأ الفريق علمًا جزيئيًا لتسمية الخلايا العصبية لذبابة الفاكهة بمستقبلات tachykinin. باستخدام العلم ، يمكن للفريق تصور كيفية تنشيط تاكيكينين لبعض الخلايا العصبية ، والتي يمكن أن تخلق سلوكيات محددة في الذباب. تمثل الاختلافات في المستقبلات المعبر عنها ، إلى جانب سلوكيات معينة ، آلية جديدة للتواصل العصبي باستخدام الببتيدات العصبية.

تمثل الاختلافات في المستقبلات المعبر عنها آلية غالبًا ما يتم التغاضي عنها للتواصل العصبي باستخدام الببتيدات العصبية ، لأن نوعًا واحدًا من الببتيدات العصبية يمكن أن ينشط مستقبلات مختلفة بتركيزات مختلفة.

تدفع الخلايا العصبية بعضها البعض لإطلاق النار مثل خط من قطع الدومينو المتساقطة ، وتساعد الببتيدات العصبية العملية على طول - تقريبًا مثل إعطاء كل قطعة دومينو دفعة إضافية قليلاً. وجد الباحثون أن تاكيكينين من نوع واحد من الخلايا العصبية الخاصة بالذكور (الذباب لديه خلايا عصبية خاصة بالجنس) أثر على مجموعتين منفصلتين من الخلايا العصبية ، والتي - مثل كل الدومينو بعد الأولى - تعتمد على إشارة الببتيد العصبي للعمل. أعربت المجموعة الأولى من الخلايا العصبية عن مستقبل معين للتاكيكينين (TkR86C) وكانت مطلوبة لتعزيز السلوك العدواني. عبّرت المجموعة الثانية من الخلايا العصبية عن نوع آخر من مستقبلات تاكيكينين (TkR99D) وتم تنشيطها فقط عندما تم إفراز التاكيكينين بشكل مفرط. أثر Tachykinin على الخلايا العصبية في أجزاء مختلفة من الدماغ واستجابت الخلايا العصبية بشكل مختلف بتركيز tachykinin المتفاوت. بالإضافة إلى ذلك ، كانت أنماط النشاط في مجموعتي الخلايا العصبية مرتبطة بمستويات عدوانية الذكور في ذباب الفاكهة.

"من خلال تصوير أدمغة ذبابة الفاكهة ، تمكنا من رؤية مجموعتين فرعيتين مختلفتين من الخلايا العصبية التي تحتوي على مستقبلات للببتيد العصبي تاكيكينين" ، كما تقول مارجوت وول ، المؤلف الأول للورقة البحثية والباحثة السابقة في مختبر أساهينا. "اتضح أن tachykinin كان يرسل إشارات إلى كل مستقبل في مناطق مختلفة من الدماغ ، لكن المستقبلات استجابت بشكل مختلف عندما زدنا تركيز tachykinin. من المحتمل أن تكون هذه طريقة للتحكم في السلوك المعقد - مثل الطريقة التي تقرر بها الذبابة من تقاتل ومقدار العدوانية - ويمكن أن تساعدنا على فهم تأثير الببتيدات العصبية بشكل أفضل عبر الدماغ. "

تسلط النتائج الضوء على كيف يمكن للببتيدات العصبية المنبعثة من مجموعة صغيرة من الخلايا العصبية إعادة تشكيل أنماط النشاط في مجموعات متعددة من الخلايا العصبية في جميع أنحاء الدماغ الذبابة للتأثير على السلوك. يضع هذا الاكتشاف أيضًا الأساس للتحقيقات المستقبلية في كيفية تأثير الببتيدات العصبية على السلوكيات المعقدة.

تقول أساهينا: "ربما ننظر إلى ذباب الفاكهة ، لكن تداعيات بحثنا تمتد إلى ما هو أبعد من ذلك بكثير". "نحن نعلم أن الببتيدات العصبية موجودة أيضًا في أدمغة الإنسان ، ومن خلال النظر إلى نموذج ذبابة الفاكهة البسيط نسبيًا ، يمكننا أن نبدأ في فهم كيفية تأثير الببتيدات العصبية على أدمغتنا - في الصحة وفي الخلل الوظيفي."

ومن بين المؤلفين الآخرين جيت ليو من معهد سالك.

تم دعم العمل من قبل مؤسسة Mary K. Chapman ، ومؤسسة Rose Hills ، والمعاهد الوطنية للصحة (NIDCD R01 DC015577).

دوى: 10.1523 / JNEUROSCI.1734-22.2023