القاهرة-محمد منصور
كشفت دراسة علمية صادرة عن جامعتي ميشيجان وماريلاند الأميركيتين، عن بروتين GLUK2 المسؤول عن شعور أجسام الثدييات بانخفاض درجة الحرارة.
ويمكن أن تساعد النتائج، التي نشرت في مجلة Nature Neuroscience، في الإجابة عن أسئلة عدة، منها كيف نشعر ونعاني من درجة الحرارة الباردة في الشتاء؟ ولماذا يعاني بعض المرضى من البرد بشكل مختلف في ظل ظروف مرضية معينة؟
والبروتين؛ المعروف باسم GLUK2، يستجيب بشكل مباشر لـ"البرد الضار"، والذي يُسبب ارتعاش الجسم لدى الثدييات عند انخفاض درجات الحرارة.
وينتمي البروتين إلى نوع فرعي من مستقبلات الجلوتامات الأيونية، والتي تُشارك في عمليات النقل العصبي في الجهاز العصبي المركزي.
واختبر العلماء فرضيتهم على الفئران التي تفتقد لهذا الجين، ومن خلال سلسلة من التجارب لاختبار ردود الفعل السلوكية للحيوانات تجاه درجة الحرارة والمحفزات الميكانيكية الأخرى، ووجد الفريق أن الفئران استجابت بشكل طبيعي لدرجات الحرارة الساخنة والدافئة والباردة، لكنها لم تظهر أي استجابة للبرد الضار.
ويوجد البروتين GluK2 بشكل أساسي على الخلايا العصبية في الدماغ، حيث يتلقى إشارات كيميائية لتسهيل الاتصال بين الخلايا العصبية، ولكن يتم التعبير عنها أيضاً في الخلايا العصبية الحسية في الجهاز العصبي المحيطي (خارج الدماغ والحبل الشوكي).
بروتين C. elegans
وقال عالم الأعصاب شون شو، الأستاذ في معهد علوم الحياة بجامعة ماريلاند: "بدأ المجال في الكشف عن مستشعرات درجة الحرارة هذه منذ أكثر من 20 عاماً، عقب اكتشاف بروتين حساس للحرارة يسمى TRPV1".
ووجدت دراسات مختلفة البروتينات التي تستشعر درجات الحرارة الساخنة والدافئة وحتى الباردة، لكن العلماء لم يتمكنوا من تأكيد ما الذي يستشعر درجات حرارة أقل من 15 درجة مئوية تقريباً.
وفي دراسة أجريت عام 2019، اكتشف الباحثون في مختبر شو، أول بروتين، يُسمى C. elegans، لاستشعار البرد في نوع من الديدان التي يبلغ طولها ملليمتر واحد، ويدرسها المختبر كنظام نموذجي لفهم الاستجابات الحسية.
ونظراً لأن الجين الذي يشفر بروتين C. elegans محفوظ عبر العديد من الأنواع، بما في ذلك الفئران والبشر، فقد وفر هذا الاكتشاف نقطة انطلاق للتحقق من مستشعر البرودة في الثدييات.
بدوره، قال بو دوان، الأستاذ المساعد في علم الأحياء الجزيئي والخلوي والتنموي بجامعة ماريلاند: "نعلم الآن أن هذا البروتين يؤدي وظيفة مختلفة تماماً في الجهاز العصبي المحيطي، حيث يعالج إشارات درجة الحرارة بدلاً من الإشارات الكيميائية للشعور بالبرد".
"وظيفة قديمة"
وبينما يشتهر GluK2 بدوره في الدماغ، يتوقع الباحثون أن هذا الدور في استشعار درجة الحرارة ربما كان أحد الأغراض الأصلية للبروتين.
وجين GluK2 له أقارب عبر الشجرة التطورية، وصولاً إلى البكتيريا وحيدة الخلية.
وتساءل شو: "البكتيريا ليس لها دماغ، فلماذا تطور طريقة لتلقي الإشارات الكيميائية من الخلايا العصبية الأخرى؟"، وأجاب بأنها بحاجة ماسة إلى استشعار بيئتها، وربما درجة الحرارة والمواد الكيميائية على السواء.
ولذلك يعتقد الباحثون أن استشعار درجة الحرارة قد يكون وظيفة قديمة، على الأقل بالنسبة لبعض مستقبلات الجلوتامات، والتي تم اختيارها في نهاية المطاف مع تطور الكائنات الحية لأجهزة عصبية أكثر تعقيداً.
وبالإضافة إلى سد الفجوة في لغز استشعار درجة الحرارة، يعتقد شو أن الاكتشاف الجديد يمكن أن تكون له آثار على صحة الإنسان. فعلى سبيل المثال، يعاني مرضى السرطان الذين يتلقون العلاج الكيميائي من ردود فعل مؤلمة تجاه البرد.
ويقول الباحثون إن اكتشاف GluK2 كجهاز استشعار للبرد في الثدييات يفتح مسارات جديدة لفهم أفضل لماذا يعاني البشر من ردود فعل مؤلمة للبرد؟ وربما يقدم هدفاً علاجياً محتملاً لعلاج هذا الألم لدى المرضى الذين يتم تحفيز إحساسهم بالبرد بشكل مبالغ فيه.
تصنيفات
