نقش احتمالی آستروسیت ها در تنظیم ساعت درونی بدن انسان

دانشمندان به تازگی کشف کرده اند که سلول هایی که زمانی از آن ها فقط به عنوان نگهدارنده ی نورون ها در مکانشان یاد می شد، می توانند نقش مهمی در کمک به تنظیم عادات شبانه روزی ما داشته باشند

آستروسیت ها (Astrocytes) گروهی از سلول های گلیال هستند؛ سلول هایی کارشان پشتیبانی از نورون هاست و گاهی چسب سیستم عصبی نیز به آن ها می گویند. اما بررسی جدیدی نشان داده که آستروسیت ها کارشان فقط پر کردن فضاهای خالی نیست و شاید برای حفظ ساعت درونی بدن ما حیاتی باشند.

جامعه ی علمی از مدت ها پیش بر روی وجود ساعتی درونی که توسط هسته های فوق کیاسماتیک (SCN) کنترل می شود، توافق کرده بود. ناحیه ای از مغز در قسمت هیپوتالاموس که از حدود ۲۰ هزار نورون تشکیل شده است ولی در حدود ۶ هزار سلول ستاره ای شکل آستروسیت در همان منطقه وجود دارند که عملکرد دقیق آن ها هیچگاه به طور کامل معلوم نشده بود.

و حالا تیمی پژوهشی از دانشگاه واشنگتن در سنت لوئیس، راهی برای کنترل مستقل آستروسیت ها در مغز موش یافته است و با تغییر آستروسیت ها، دانشمندان توانستند درک موش ها را از زمان کاهش دهند. یکی از پژوهشگران به نام مَت تسو (Matt Tso) می گوید:

اصلاً تصور نمی کردیم که چنین تأثیری داشته باشند.

زمانی تصور می شد که هسته های فوق کیاسماتیک تنها قسمتی از مغز هستند که ریتم های شبانه روزی را تنظیم می کنند ولی اکنون دانشمندان فهمیده اند که سلول های بدن همگی دارای ساعت های درونی هستند از جمله سلول هایی که در تشکیل ریه ها، قلب، کبد و یا هر اندام دیگری نقش دارند.

یکی از اعضای تیم به نام اریک هرزوگ (Erik Herzog) در سال ۲۰۰۵،  کمک شایانی به فهم این موضوع که آستروسیت ها دارای ژن های تنظیم ساعت هستند، کرده بود. آن ها با جدا کردن سلول های مغزی موش ها و ترکیب آن ها با پروتئین های درخشنده، نشان داده بودند که این سلول ها به صورت ریتمیک می درخشند که شاهدی بر این موضوع بود که این سلول ها می توانند مانند دیگر سلول ها دارای ساعت درونی باشند.

برای دانشمندان نزدیک به یک دهه طول کشید تا با ویرایش ژنی به نام CRISPR-Cas9، بتوانند ژن ساعت درونی را که Bmal1 نام دارد، در سلول های آستروسیت موش ها حذف کنند و موفق به سنجش عملکرد آستروسیت ها در یک نمونه ی زنده شوند. با توجه به دستگاه های اندازه گیری آن ها، موش ها دارای ساعتی شبانه روزی هستند که تقریباً ۲۳.۷ ساعت طول می کشد. این موضوع به این دلیل است که اگر موش را در تاریکی نسبتاً ثابتی قرار دهیم، هر ۲۳.۷ ساعت یک بار شروع به دویدن روی چرخ می کنند و معمولاً بیشتر از ۱۰ دقیقه دچار خطا نمی شوند.

همچنین ساعت درونی انسان ها با ۲۴ ساعت کمی اختلاف دارد؛ در سال ۱۹۹۹ مطالعه ای در دانشگاه هاروارد انجام شد که نشان داد ساعت درونی انسان ها کمی طولانی تر است و دوره ی روزانه ی آن ۲۴ ساعت و ۱۱ دقیقه طول می کشد.

تسو در ادامه می گوید:

وقتی ما ژن را در آستروسیت ها حذف کردیم، ما دلیل خوبی برای پیش بینی عدم تغییر ریتم داشتیم. زمانی که این ژن را در نورون ها حذف کردیم، موش ها به طور کامل ریتم شبانه روزی خود را از دست دادند که نشان می دهد نورون ها برای حفظ ریتم شبانه روزی ضروری هستند.

اما چیزی که باعث شگفتی محققان شد، این بود که حذف ژن در آستروسیت ها موجب این گشتکه ساعت درونی در موش ها آهسته تر پیش رود و آن ها دویدن روزانه ی خود را در تاریکی حدود ۱ ساعت دیرتر آغاز کنند.

در آزمایشی دیگر، دانشمندان موش هایی را مورد بررسی قرار دادند که یم جهش موجب سریع تر شدن ریتم های شبانه روزی در آن ها شده بود. با بازسازی این ژن در آستروسیت ها و نه در نورون ها، آن ها مطمئن نبودند که نتیجه چه خواهد بود. دکتر تسو می گوید:

ما انتظار داشتیم که هسته های فوق کیاسماتیک از سرعت نورون ها پیروی کنند چرا که در این ناحیه تعداد نورون ها حدود ۱۰ برابر آستروسیت هاست. پس چرا رفتار این ناحیه تابع عملکرد آستروسیت ها باشد؟

در موش هایی که این جهش ها در آستروسیت هایشان اصلاح شده بود، برنامه ی روزانه ی دویدنشان را ۲ ساعت دیرتر نسبت به موش هایی که در آن ها جهش اصلاح نشده بود، آغاز کردند.

دکتر هرزوگ گفت:

نتایج این آزمایشات نشان می دهند که انگار آستروسیت ها در حال حرف زدن با نورون ها در مغز هستند و در مورد ریتم ها و رفتارها به نورون ها دستور صادر می کنند.

البته که به طور کامل نمی توان تصمین کرد که آستروسیت ها در انسان مسئول تنظیم ساعت درونی هستند ولی پژوهش های بعدی احتمالاً حقایق بیشتری را آشکار خواهند ساخت.