إصابة الحبل الشوكي: هل تختلف الاستجابة المناعية باختلاف العمر!؟

هذه هي الورقة البحثية التي نقدّمها اليوم.

أولًا:

Salvador, A.F.M., et al., 2023. Age-dependent immune and lymphatic responses after spinal cord injury. Neuron.

https://www.cell.com/neuron/pdf/S0896-6273(23)00296-9.pdf

شرح المصطلحات

الخلايا الدبقية الصغيرة (Microglia)

الخلايا الدبقية الصغيرة هي نوع من الخلايا المناعية الموجودة في الجهاز العصبي المركزي، وهي خلايا صغيرة توجد في الدماغ والحبل الشوكي. تتمثّل وظائفها الرئيسية في إزالة الفضلات والأجسام الغريبة من الخلايا العصبية وتنظيم الاستجابات الالتهابية في الجهاز العصبي. ومن المعروف أيضًا أنها تشارك في تكوّن الخلايا العصبية وتشكّل المشابك العصبية. ومؤخرًا، حظيت مشاركة الخلايا الدبقية الصغيرة في نشوء أمراض الجهاز العصبي وتطوّرها باهتمام كبير.

الخلايا النقوية

الخلايا النقوية تشير إلى مجموعة الخلايا التي تُنتَج في نخاع العظم وتتمايز إلى الدم والجهاز المناعي وغيرها. تشمل الخلايا النقوية الخلايا الجذعية المكوّنة للدم، والخلايا السلفية اللمفاوية، والخلايا السلفية الوحيدة، والخلايا السلفية لكريات الدم الحمراء، والخلايا السلفية للصفائح الدموية.

الخلايا الجذعية المكوّنة للدم هي أكثر الخلايا بدائيةً الموجودة داخل نخاع العظم، ولديها القدرة على التمايز إلى خلايا دموية ناضجة. تتمايز الخلايا السلفية اللمفاوية إلى الخلايا اللمفاوية، وتتمايز الخلايا السلفية الوحيدة إلى الخلايا الوحيدة والخلايا التغصّنية، وتتمايز الخلايا السلفية لكريات الدم الحمراء إلى كريات الدم الحمراء، وتتمايز الخلايا السلفية للصفائح الدموية إلى الصفائح الدموية.

هذه الخلايا النقوية تنتج باستمرار خلايا دموية جديدة في الجسم وتؤدي دورًا أساسيًا في الحفاظ على جسم سليم.

تسلسل الحمض النووي الريبي (RNA Sequencing)

تسلسل الحمض النووي الريبي هو أسلوب لتحليل الـ RNA كتسلسل قواعد. الـ RNA هو جزيء مُنسَخ من الـ DNA الحامل للمعلومات الوراثية، وله أدوار مهمة مثل المشاركة في تخليق البروتين داخل الخلية. ومن خلال تحديد تسلسل القواعد انطلاقًا من الـ RNA، يمكن لتسلسل الـ RNA تحليل الجينات المُعبَّر عنها ومدى التعبير عنها.

مع تطوّر تقنيات تحديد تسلسل القواعد عالية السرعة، أصبح تسلسل الـ RNA قادرًا على الحصول على كميات كبيرة من معلومات الـ RNA بسرعة. ولذلك يُستخدَم في كثير من مجالات علوم الحياة، مثل توضيح التنوّع الخلوي وآليات الأمراض. كما أنه أسلوب لا غنى عنه لتطوير تقنيات التلاعب الجيني مثل تحرير الجينوم والعلاج الجيني.

تسلسل الحمض النووي الريبي للخلية المفردة (scRNA-Seq)

تسلسل الحمض النووي الريبي للخلية المفردة (scRNA-Seq) هو أسلوب يستخرج الـ RNA من خلية واحدة ويحدّد تسلسل قواعد هذا الـ RNA لتحليل الجينات التي تُعبِّر عنها تلك الخلية. كان تسلسل الـ RNA التقليدي أسلوبًا يستخرج الـ RNA من عدد كبير من الخلايا ويحلّله، أما scRNA-Seq فيمكنه استخراج الـ RNA من الخلايا المفردة وتحليل نمط التعبير الجيني لكل خلية على حدة.

ولأن scRNA-Seq قادر على تحليل الفروق في التعبير بين الخلايا التي لم يكن بالإمكان اكتشافها بتحليل الـ RNA التقليدي، فهو يسهم في توضيح التنوّع الخلوي والنمو وآليات نشوء الأمراض. كما يمكنه تحليل وظيفة الخلية وحالتها بدقة أعلى حتى في دراسة الخلايا السرطانية والخلايا المناعية، ولذلك يُتوقَّع أن يصبح أسلوبًا متزايد الأهمية في المستقبل.

الأوعية اللمفاوية في الجهاز العصبي المركزي

تؤدي الأوعية اللمفاوية في الجهاز العصبي المركزي دورًا مهمًّا في الوظيفة المناعية للدماغ والحبل الشوكي وفي تصريف الفضلات. كان يُعتقَد تقليديًّا أن الجهاز العصبي المركزي لا يحتوي على أوعية لمفاوية، لكن الأبحاث الحديثة كشفت عن وجود بنى شبيهة بالأوعية اللمفاوية داخل الدماغ أيضًا.

ترتبط هذه الأوعية اللمفاوية ارتباطًا وثيقًا بالسائل الدماغي الشوكي (CSF)، وتوجد بشكل خاص في الجزء من الدماغ المسمّى بالسحايا. وتؤدي هذه البنية، التي تُسمّى أيضًا الأوعية اللمفاوية السحائية، دور جمع الفضلات داخل الدماغ مثل الخلايا المناعية والبروتينات والنواتج الأيضية، وإرسالها إلى الجهاز اللمفاوي.

يُعَدّ اكتشاف الأوعية اللمفاوية في الجهاز العصبي المركزي اكتشافًا رائدًا في أبحاث الوظيفة المناعية للدماغ والأمراض العصبية، ويُتوقَّع أن تتقدّم الأبحاث أكثر في المستقبل. فعلى سبيل المثال، قد يساعد على تطوير علاجات جديدة للأمراض العصبية مثل مرض الزهايمر والتصلّب المتعدّد.

شرح مبسّط لهذه الدراسة…

هذه دراسة تهدف إلى فهم الاستجابة المناعية بعد إصابة الحبل الشوكي (SCI) في الفئران الصغيرة والمسنّة. وقد وجدت هذه الدراسة أنه في الفئران الصغيرة، تتسلّل الخلايا النقوية (نوع من الخلايا المناعية) إلى الحبل الشوكي بشكل ملحوظ، مع حدوث تغيّرات في حالة تنشيط الخلايا الدبقية الصغيرة (نوع آخر من الخلايا المناعية). غير أن هذه الاستجابات كانت خامدة في الفئران المسنّة، مما يدل على أن الشيخوخة تؤثّر في الاستجابة المناعية بعد الـ SCI.

ووجدت هذه الدراسة أيضًا أنه في كل من الفئران الصغيرة والمسنّة تتشكّل بنى لمفاوية سحائية (أوعية لمفاوية في السحايا، وهي الغشاء الواقي المحيط بالدماغ والحبل الشوكي) أعلى موضع الإصابة. وهذا اكتشاف مثير للاهتمام لأن الدور الذي تؤديه هذه البنى في دعم إصلاح الأوعية بعد الـ SCI لم يُدرَس من قبل.

استخدم الباحثون تسلسل الحمض النووي الريبي للخلية المفردة (scRNA-Seq) لتحليل التعبير الجيني للخلايا المفردة في الحبل الشوكي والسحايا لدى الفئران الصغيرة والمسنّة بعد الـ SCI. وتتيح هذه التقنية تحديد مختلف مجموعات الخلايا المناعية وأنماط تعبيرها الجيني.

تنبّأت بيانات الناسخ (transcriptome) في هذه الدراسة بأن إشارات تكوّن الأوعية اللمفاوية بين الخلايا النقوية في الحبل الشوكي والخلايا البطانية اللمفاوية (LEC) في السحايا تُنشَّط بعد الـ SCI. أي أن الخلايا النقوية في الحبل الشوكي قد تعزّز تشكّل أوعية لمفاوية جديدة من خلال تبادل الإشارات مع الـ LEC في السحايا، مما قد يساعد على إصلاح الأوعية بعد الـ SCI.

وبشكل عام، قدّمت هذه الدراسة دلائل حول كيفية تأثير الشيخوخة في الاستجابة المناعية بعد الـ SCI، وسلّطت الضوء على دور سحايا الحبل الشوكي في دعم إصلاح الأوعية. وقد تؤدي هذه النتائج إلى مناهج علاجية جديدة للـ SCI.

خلفية هذه الدراسة

تناقش هذه الورقة تأثير الاستجابة المناعية في التعافي بعد إصابة الحبل الشوكي (SCI). يسهم الالتهاب في الإصابة الثانوية وقد يعيق التعافي، لكن الديناميكية الالتهابية المثلى ضرورية لالتئام الجروح. وقد ثبت أن البلاعم المشتقّة من الخلايا الوحيدة والخلايا المناعية التكيّفية، ولا سيما الخلايا التائية ذاتية التفاعل، مهمة للإصلاح لأنها تولّد عوامل النمو وتبتلع الحطام وتغيّر بيئة الأنسجة وتشارك في إعادة تشكيل الأنسجة وتساعد على حماية الأعصاب. تهدف هذه الورقة إلى دراسة الاستجابة الخلوية المناعية المرتبطة بالعمر بعد الـ SCI، ودور الخلايا النقوية في تعزيز تكوّن الأوعية اللمفاوية المرتبط بالإصابة.

كيف أُجريت التجربة؟

أُجريت الدراسة باستخدام فئران صغيرة ومسنّة بعد إصابة الحبل الشوكي بالكدمة بقوة 70kDyn. جُمِعت خلايا CD45+ فقط من موضع الإصابة، وأُجري تسلسل الحمض النووي الريبي للخلية المفردة (RNA-seq) وغيره من التحليلات.

ما النتائج التي تم الحصول عليها؟

وُجِد أن الشيخوخة بعد كدمة الحبل الشوكي تُحدِث تغيّرات في تجنيد الخلايا النقوية، مع زيادة في تحريض الكيموكينات نحو البلاعم. وفي هذه الدراسة، اعتُمِد تسلسل الحمض النووي الريبي للخلية المفردة للخلايا CD45+ المجموعة من مواضع الإصابة في الحبل الشوكي لدى الفئران الصغيرة والمسنّة عند نقاط زمنية متعددة. ونتيجة لذلك، تبيّن أن تسلّل الخلايا النقوية وتنوّعها يتأثّران سلبًا في الفئران المسنّة بعد الـ SCI. كما تبيّن أن مجموعة فرعية معيّنة من الخلايا الدبقية الصغيرة في الفئران المسنّة تنخفض في الحالة المستقرة وبعد الـ SCI على حدّ سواء. وعلاوة على ذلك، تبيّن أن الخلايا النقوية الموجودة في النسيج المتني والخلايا النقوية الموجودة في السحايا تعزّز تكوّن الأوعية اللمفاوية المرتبط بالإصابة.

تُفيد نتائج هذه الورقة في تطوير التدخّلات العلاجية لإصابة الحبل الشوكي. وتسلّط هذه الدراسة الضوء على أهمية مراعاة التغيّرات المرتبطة بالعمر في استجابات الخلايا المناعية عند تصميم علاجات الـ SCI. وتشير هذه النتائج إلى أن استهداف الخلايا النقوية قد يكون مقاربة واعدة لتعزيز التعافي بعد الـ SCI. وعلاوة على ذلك، فإن نتائج البحث حول دور الخلايا النقوية في تعزيز تكوّن الأوعية اللمفاوية المرتبط بالإصابة قد تؤثّر أيضًا في تطوير علاجات الأمراض اللمفاوية.

ما إسهام هذه الدراسة؟

إسهامات هذه الورقة هي كالتالي.

1. تقدّم هذه الورقة رؤى حول الاستجابة الخلوية المناعية المرتبطة بالعمر بعد إصابة الحبل الشوكي (SCI).
2. تسلّط هذه الدراسة الضوء على أهمية مراعاة التغيّرات المرتبطة بالعمر في استجابات الخلايا المناعية عند تصميم علاجات الـ SCI.
3. تحدّد هذه الورقة الخلل في تسلّل الخلايا النقوية وتنوّعها في الفئران المسنّة بعد الـ SCI.
4. تشير هذه الدراسة إلى أن استهداف الخلايا النقوية قد يكون مقاربة واعدة لتعزيز التعافي بعد الـ SCI.
5. تقدّم هذه الورقة دليلًا على أن الخلايا النقوية المتنية والخلايا النقوية السحائية تعزّز تكوّن الأوعية اللمفاوية المرتبط بالإصابة.

ما مستقبل هذه الدراسة؟

تشير إلى أن الأبحاث المستقبلية ينبغي أن تركّز على التفاعلات المعقّدة والديناميكية بين أقسام الجهاز العصبي المركزي (CNS) مثل النسيج المتني والسحايا ونخاع العظم المحيط. وعلاوة على ذلك، تسلّط هذه الدراسة الضوء على الحاجة إلى مزيد من الأبحاث حول سحايا الحبل الشوكي التي لم تُدرَس بعدُ بشكل كافٍ في إصابات الجهاز العصبي المركزي والأمراض التنكّسية العصبية.

انطباعات

الخلايا النقوية هي السلالة الخلوية التي أركّز عليها أكثر من غيرها. إنها خلايا مهمة مسؤولة عن المناعة وإصلاح الأنسجة. كنت أظنّ أن ورقة من هذا النوع ستظهر يومًا ما، وها هي قد ظهرت أخيرًا. إنها ورقة من نوع الجهد التقني الكبير تستخدم scRNA-seq، لكن لا تزال هناك نقاط لم أتمكّن من تفسيرها، لذا أعتقد أنني سأقرؤها بتمعّن.