اكتشاف يلقي الضوء حول تحكم الجهاز العصبي في حركة الأمعاء
كشف باحثو معهد وو تساي للعلوم العصبية عن نمط غير معروف سابقا من الانقباضات المعوية في تطوير أجنة الفئران. تسلط النتائج الجديدة الضوء على التطور المبكر للجهاز العصبي الذي يتحكم في الجهاز الهضمي ويمكن أن يكون له آثار في فهم وعلاج اضطرابات الجهاز الهضمي ”GI“ عند الأطفال الخدج.
نشر الفريق نتائجه في 8 أغسطس 2024 في مجلة علم الجهاز الهضمي العصبي والحركة Journal Neurogastroenterology and Motility.
الجهاز العصبي المعوي ”ENS“، الذي يشار إليه أحيانا باسم ”الدماغ الثاني“، هو شبكة معقدة من الخلايا العصبية المضمنة في جدران الجهاز الهضمي. يتحكم هذا النظام بشكل مستقل في وظائف الجهاز الهضمي المختلفة، بما في ذلك الانقباضات الإيقاعية التي تدفع الطعام على طول الأمعاء.
يعد تطوير الجهاز العصبي المعوي ENS المناسب أمرا بالغ الأهمية للهضم الصحي، ويمكن أن يؤدي خلله الوظيفي إلى حالات حادة مثل مرض هيرشسبرونج.
Hirschsprung`s disease, وهو شكل يهدد الحياة من الإمساك الشديد عند الأطفال حديثي الولادة الناجم عن نقص التعصيب العصبي في أجزاء من الأمعاء.
على الرغم من أهميته، إلا أن التطور المبكر للجهاز العصبي المعوي ENS ودوره في بدء أنماط حركة الجهاز الهضمي GI ظل غير مفهوم بشكل جيد. تهدف جوليا كالتشميدت، الباحثة في كلية العلوم العصبية في معهد وو تساي والأستاذة المشاركة في جراحة المخ والأعصاب، إلى سد هذه الفجوة المعرفية من خلال التحقيق في النشاط العصبي العفوي في الأمعاء النامية.
قالت لوري ديرشويتز، التي قادت الدراسة كمرشح دكتوراه في الطب / دكتوراه في مختبر كالتشميدت:
”تمكن مختبرنا من التمييز بصريا بين شكل جديد من أشكال الحركة في أمعاء الفأر الجنينية. ومع ذلك، لإثبات أنه كان حقا شكلا متميزا من أشكال الحركة التي اختفت عندما تم إسكات الخلايا العصبية، كنا بحاجة إلى توصيف نمط الحركة هذا حسابيا،“
لتحقيق هذه النتيجة، تعاونت ديرشويتز وزملاؤها مع الباحث في كلية وو تساي العصبية تود كولمان، الأستاذ المشارك في الهندسة الحيوية. مختبر كولمان خبراء في التقييم الحسابي لحركة الجهاز الهضمي لدى البشر، لذلك عملنا معا لتطوير تحليل جديد في الماوس.
قالت كالتشميدت: ”أنا متحمسة بشكل خاص لهذا العمل لأنه أحد منشوراتنا الأولى مع جار هنا في وو تساي نيورو“. "المعهد هو بيئة متعددة التخصصات تعاونية للغاية، وأعتقد أن هذا المنشور، الذي يشمل جراحة المخ والأعصاب والهندسة الحيوية، يعرض بشكل جيد أهمية هذا التعاون متعدد المجموعات.
باستخدام اختبارات حركة الجهاز الهضمي GI المتقدمة خارج الجسم الحي والتحليلات الحسابية المتطورة، حدد الباحثون نمطا جديدا من الانقباضات مدفوعة بنشاط ENS, والتي أطلقوا عليها اسم ”التموجات المتجمعة“.
يمكن ملاحظة هذه الانقباضات في وقت مبكر من اليوم الجنيني 16 في الفئران، وهي أقرب حالة معروفة من الجهاز العصبي المعوي ENS التي تقود حركة الجهاز الهضمي GI. على عكس أنماط الحركة الناضجة، تتكون التموجات المجمعة من مجموعات ديناميكية من الانقباضات التي تحدث في وقت واحد عبر طول الأمعاء الدقيقة، تليها فترات من السكون.
أظهر الفريق أن هذه التموجات المجمعة مدفوعة بالنشاط التلقائي في الخلايا العصبية المعوية وتعتمد على الناقل العصبي أسيتيل كولين. عندما منعوا الإشارات العصبية دوائيا، اختفت التموجات.
قالت ديرشويتز، وهي الآن عالمة ما بعد الدكتوراه في مستشفى ماساتشوستس العام: ”تعتمد هذه الموجات على نشاط الجهاز العصبي المعوي ENS, ومع ذلك فإنها تسبق جميع الأشكال الدافعة لحركة الجهاز الهضمي“. بالنسبة لنا، يشير هذا إلى أن التموجات المجمعة هي مقدمة لأشكال الحركة الناضجة. "
تسلط الدراسة الضوء على فترة حرجة في تطوير الجهاز العصبي المعوي ENS حيث يلعب النشاط العصبي العفوي دورا محوريا في إنشاء أنماط حركة الجهاز الهضمي. إن اكتشاف التموجات العنقودية له آثار كبيرة في الرعاية الصحية للأطفال، وخاصة بالنسبة للرضع الخدج الذين غالبا ما يظهرون حركة جهاز هضمي GI غير ناضجة.
أوضحت كالتشميدت: ”إن فهم تطور حركة الجهاز الهضمي مهم سريريا، حيث أن حركة الجهاز الهضمي غير الناضجة هي مصدر رئيسي للوفيات للأطفال الخدج“. ”فشلت الأدوية المؤيدة للحركة المستخدمة في البالغين في تعزيز حركة الجهاز الهضمي لدى السكان الخدج.“
يجادل المؤلفون بأن النتائج في الفئران من المرجح أن يكون لها صلة مباشرة بعلم وظائف الأعضاء البشري.
وقالت ديرشويتز: ”كان من المثير أن ندرك أن نمط الحركة الذي نميزه يذكرنا بنمط لاحظناه سابقا في البشر“. في ذلك الوقت، لم نفهم ما كنا نلاحظه، ولكن الآن يمكننا أن نظهر أن تطور الفئران وحركة الجهاز الهضمي البشري متشابهان جدا.
يقول الباحثون إن فهم أنماط الحركة المبكرة هذه يمكن أن يؤدي إلى إستراتيجيات علاجية جديدة لتعزيز وظيفة الجهاز الهضمي عند الأطفال الخدج، مما قد يؤدي إلى تحسين بقائهم على قيد الحياة ونوعية حياتهم.
في حين أن هذه الدراسة توفر رؤى قيمة حول التطور المبكر للجهاز العصبي المعوي ENS, هناك حاجة إلى مزيد من الأبحاث لاستكشاف الأهمية الوظيفية للتموجات المجمعة وإمكاناتها كأهداف علاجية.
وقالت ديرشويتز: ”نحن متحمسون لاختبار ما إذا كانت الأدوية الآمنة للاستخدام في الأطفال حديثي الولادة البشريين يمكن أن تسرع من تطور حركة الجهاز الهضمي“.
