گلیا سلولهای عصبی را به شکلی غیرقابل پیش بینی شکل می دهد

بیش از نیمی از مغز ما از سلولهای گلیا تشکیل شده است که سلولهای عصبی را می پوشانند و عایق بندی می کنند؛ درست مشابه پوشش پلاستکی که سیم های مسی را عایق می کند و اجازه می دهد تکانه های الکتریکی و شیمیایی سریع تر حرکت کنند. در گذشته، متخصصین علم اعصاب سلولهای گلیا را اجزایی اساسی ولی منفعل برای کمک به سلولهای عصبی می دانستند. اما دانشمندان آزمایشگاه ژنتیک رشدی دانشگاه راک فلر به سرپرستی شای شهام شواهدی یافته اند که این سلولها نقشی فعال تر و پویاتر از آنچه پیشتر تصور می شد ایفا می کنند.

گزارشی که تیم شهام در مجله Cell منتشر کرده اند می گوید سلولهای گلیا می توانند از طریق تعامل با سلولهای عصبی و به کمک راه های مولکولی ناشناخته شکل پایانه های عصبی به خصوصی را کنترل کنند. شهام می گوید: "در سیستم عصبی شکل همه چیز است. شکلی که یک نورون به خود می گیرد تعیین می کند آن نورون با کدام نورون ها در ارتباط باشد و حتی بر قدرت این ارتباطات اثر می گذارد. اما در مورد اینکه این شکل چطور تعیین می شود اطلاعات ارزشمند کمی داریم."

سلولهای چندزبانه

در این مطالعه، محققان سلول گلیایی را مورد بررسی قرار دادند که پایانه های عصبی دوازده نورون مختلف در یک گونه کرم را عایق بندی می کند؛ از جمله نورونی که به دما واکنش نشان میدهد (و نورون حرارتی - حسی نامید می شود) و نیز نورون هایی که به بو واکنش نشان می دهند. محققان با این سوال مواجه بودند که چگونه این سلول گلیا شکل مورد نیاز نورون ها را تنظیم می کند. آنها متوجه شدند این گلیا با استفاده از مکانیزم های مختلف مولکولی شکل نورون هایی که احاطه می کند را کنترل می کند.
آکانکشا سینگوی، محقق پست دکتری همین آزمایشگاه می گوید: "این که سلولهای گلیا چندزبانه هستند واقعا شگفت انگیز است. آنها می توانند با نورون های مختلف به شیوه های مختلف تعامل داشه باشند."

او و همکارانش دریافتند که این سلول گلیا خصوصا روی سطح خود و نزدیک به نورون حرارتی - حسی و به دور از سایر نورون ها یک پروتئین ناقل یون به نام KCC-3 بیان می کند. به این ترتیب این گلیا بدون تحت تاثیر قرار دادن پایانه های نورون های دیگر فقط بر شکل نورون حراراتی – حسی اثر می گذارد.

محققان علاوه بر این متوجه شدند KCC-3 علاوه بر شکل، عملکرد نورون حرارتی - حسی را هم تحت تاثیر قرار می دهد. کرم ها معمولا دمایی که در آن پرورش یافته اند را "به خاطر می آوردند" و اگر به کرم های بالغ فرصت داده شود به دنبال مناطقی با دمای ملایم خواهند رفت. اما زمانی که این دانشمندان کرم ها را به گونه ای دستکاری کردند که KCC-3 در آنها کار نکند، متوجه شدند این حیوانات دیگر به دمای مورد علاقه خود مهاجرت نمی کنند.

شهام می گوید: "این ایده که سلولهای گلیا ممکن است مستقیما کارکردهای عصبی را شکل دهند ایده جدیدی نیست. یافته های ما اثبات مستقیمی است که این پدیده واقعا رخ می دهد."

محققان کشف کردند تمرکز یون ها در یک محل، برشکل پایانه های عصبی اثر می گذارد. آنها نشان دادند KCC-3 سطوح کلرید خارج سلولی، که شکل و عملکرد نورون ها را کنترل می کند، را تعدیل می کند.

محققان این گروه همچنین پروتئین هایی در نورون ها یافتند که فعالیت آنها توسط یون های کلرید کنترل می شود؛ یون هایی که اسکلت سلول ها را دستکاری می کنند و به پایانه های عصبی شکل می دهند.

پیشتر مشخص نبود که سلولهای گلیا از طریق یون هایی خاص می توانند با نورون ها ارتباط برقرار کنند تا شکل آنها را تعیین کنند و محققان حدس می زنند سلولهای گلیا در واقع قادر باشند با استفاده از یون ها شکل و عملکرد بسیاری از نورون ها را تغییر دهند.