اكتشاف جديد لفيتامين A يُغير فهم العلماء للبصر
الوقائع الإخباري - توصل علماء من جامعة جونز هوبكنز إلى آلية تطور الرؤية المركزية الحادة لدى البشر قبل الولادة، بعدما حددوا تفاعلاً دقيق التوقيت بين جزيء مشتق من فيتامين A وهرمونات الغدة الدرقية داخل شبكية العين. ويطعن هذا الاكتشاف في تفسير علمي ظل سائداً لعقود بشأن كيفية تكون الخلايا الرئيسية المستشعرة للضوء، كما قد يمهد الطريق لتطوير علاجات مستقبلية لأمراض تُهدد البصر، مثل التنكس البقعي والزرق واضطرابات أخرى تصيب الشبكية.
هذا ووصف روبرت جونستون، الأستاذ المُشارك في علم الأحياء بجامعة جونز هوبكنز، والذي قاد البحث، تلك الآلية بأنها "خطوة أساسية نحو فهم الآليات الداخلية لمركز الشبكية، وهو جزء حيوي من العين، وأول ما يتأثر لدى الأشخاص المُصابين بالتنكس البقعي". ومن خلال فهم هذه المنطقة بشكل أفضل وتطوير نماذج عضوية تحاكي وظيفتها، يأمل العلماء في أن يتمكنوا يوماً ما من زراعة هذه الأنسجة وزرعها لاستعادة البصر.
وللتحقق من كيفية نمو العين البشرية، استخدم الباحثون نماذج عضوية، وهي عبارة عن تجمعات صغيرة من الأنسجة تُنمى من خلايا جنينية، تحاكي أجزاء من الشبكية بدقة، في حين بعد مراقبة هذه الشبكية المزروعة مخبرياً على مدى عدة أشهر، حدد فريق الباحثين العمليات الخلوية التي تُشكّل النقرة المركزية، وهي المنطقة الصغيرة في مركز الشبكية المسؤولة عن الرؤية الأكثر وضوحاً، وفقاً لما نشره موقع "Science Daily" نقلاً عن دورية "Proceedings of the National Academy of Sciences".
إلى ذلك، ركزت الدراسة على الخلايا المخروطية المستقبلة للضوء، وهي الخلايا الحساسة للضوء التي توفر الرؤية النهارية ورؤية الألوان، إذ تتحول هذه الخلايا في النهاية إلى مخاريط زرقاء أو خضراء أو حمراء، يستجيب كل منها لأطوال موجية مختلفة من الضوء. وعلى الرغم من أن النقرة المركزية لا تشكل سوى جزء صغير من الشبكية، إلا أنها مسؤولة عن حوالي نصف الإدراك البصري البشري. على عكس بقية الشبكية، حيث توجد جميع أنواع المخاريط الثلاثة، تحتوي النقرة المركزية على مخاريط حمراء وخضراء فقط.
بالأساس، يتميز البشر بوجود ثلاثة أنواع مختلفة من الخلايا المخروطية في شبكية العين، تُتيح مجتمعة نطاقاً واسعاً من رؤية الألوان، في الوقت الذي ظلت كيفية تطور هذا النمط المُتخصص لغزاً لعقود. ووفقاً لجونستون، واجه العلماء صعوبة في دراسة هذه العملية لأن حيوانات التجارب الشائعة، كالفئران والأسماك، لا تُطور نفس ترتيب الخلايا المُستقبلة للضوء.
وتشير النتائج الجديدة إلى أن نمط الخلايا المخروطية في النقرة المركزية للعين يتشكّل من خلال سلسلة مُنسّقة من الأحداث في المراحل المُبكرة من نمو الجنين، فخلال الأسابيع من 10 إلى 12، يظهر عدد قليل من الخلايا المخروطية الزرقاء في النقرة المركزية النامية، ولكن بحلول الأسبوع 14، تتحوّل هذه الخلايا إلى خلايا مخروطية حمراء وخضراء.
وقد توصل الباحثون إلى أن هذا يحدث من خلال آليتين مُنفصلتين؛ أولاً، يتحلل حمض الريتينويك، وهو جزيء مُشتق من فيتامين A، مما يُقلّل من تكوين خلايا مخروطية زرقاء جديدة، ثم تُحفز هرمونات الغدة الدرقية الخلايا المخروطية الزرقاء المُتبقية على التحول إلى خلايا مخروطية حمراء وخضراء.
قال جونستون: "أولاً، يساعد حمض الريتينويك في تحديد النمط. ثم يلعب هرمون الغدة الدرقية دوراً في تحويل الخلايا المتبقية. وهذا أمر بالغ الأهمية، لأنه إذا كانت تلك المخاريط الزرقاء موجودة، فلن تُرى بوضوح".
تقدم النتائج تفسيراً جديداً لسؤال حيّر باحثي الرؤية لعقود. أشارت النظرية السائدة إلى أن المخاريط الزرقاء تتشكل في مركز الشبكية ثم تهاجر إلى الخارج. لكن الأدلة الجديدة تشير إلى أن هذه الخلايا تبقى في مكانها، لكنها تُغير هويتها إلى مخاريط حمراء وخضراء، مما يُنتج الترتيب المتخصص اللازم لرؤية حادة.
هذا ويعتقد الباحثون أن هذه الاكتشافات يمكن أن تدعم في نهاية المطاف أساليب جديدة لعلاج فقدان البصر. ويواصل فريق جونستون تطوير نماذجه العضوية الشبكية لتشبه وظيفة شبكية العين البشرية بشكل أدق. ويمكن أن تساعد النماذج المحسنة العلماء على إنتاج خلايا مستقبلة للضوء أكثر صحة، وذلك لاستخدامها في علاجات استبدال الخلايا المستقبلية التي تستهدف أمراضاً مثل التنكس البقعي، الذي لا يوجد له علاج حالياً.
هذا ووصف روبرت جونستون، الأستاذ المُشارك في علم الأحياء بجامعة جونز هوبكنز، والذي قاد البحث، تلك الآلية بأنها "خطوة أساسية نحو فهم الآليات الداخلية لمركز الشبكية، وهو جزء حيوي من العين، وأول ما يتأثر لدى الأشخاص المُصابين بالتنكس البقعي". ومن خلال فهم هذه المنطقة بشكل أفضل وتطوير نماذج عضوية تحاكي وظيفتها، يأمل العلماء في أن يتمكنوا يوماً ما من زراعة هذه الأنسجة وزرعها لاستعادة البصر.
وللتحقق من كيفية نمو العين البشرية، استخدم الباحثون نماذج عضوية، وهي عبارة عن تجمعات صغيرة من الأنسجة تُنمى من خلايا جنينية، تحاكي أجزاء من الشبكية بدقة، في حين بعد مراقبة هذه الشبكية المزروعة مخبرياً على مدى عدة أشهر، حدد فريق الباحثين العمليات الخلوية التي تُشكّل النقرة المركزية، وهي المنطقة الصغيرة في مركز الشبكية المسؤولة عن الرؤية الأكثر وضوحاً، وفقاً لما نشره موقع "Science Daily" نقلاً عن دورية "Proceedings of the National Academy of Sciences".
إلى ذلك، ركزت الدراسة على الخلايا المخروطية المستقبلة للضوء، وهي الخلايا الحساسة للضوء التي توفر الرؤية النهارية ورؤية الألوان، إذ تتحول هذه الخلايا في النهاية إلى مخاريط زرقاء أو خضراء أو حمراء، يستجيب كل منها لأطوال موجية مختلفة من الضوء. وعلى الرغم من أن النقرة المركزية لا تشكل سوى جزء صغير من الشبكية، إلا أنها مسؤولة عن حوالي نصف الإدراك البصري البشري. على عكس بقية الشبكية، حيث توجد جميع أنواع المخاريط الثلاثة، تحتوي النقرة المركزية على مخاريط حمراء وخضراء فقط.
بالأساس، يتميز البشر بوجود ثلاثة أنواع مختلفة من الخلايا المخروطية في شبكية العين، تُتيح مجتمعة نطاقاً واسعاً من رؤية الألوان، في الوقت الذي ظلت كيفية تطور هذا النمط المُتخصص لغزاً لعقود. ووفقاً لجونستون، واجه العلماء صعوبة في دراسة هذه العملية لأن حيوانات التجارب الشائعة، كالفئران والأسماك، لا تُطور نفس ترتيب الخلايا المُستقبلة للضوء.
وتشير النتائج الجديدة إلى أن نمط الخلايا المخروطية في النقرة المركزية للعين يتشكّل من خلال سلسلة مُنسّقة من الأحداث في المراحل المُبكرة من نمو الجنين، فخلال الأسابيع من 10 إلى 12، يظهر عدد قليل من الخلايا المخروطية الزرقاء في النقرة المركزية النامية، ولكن بحلول الأسبوع 14، تتحوّل هذه الخلايا إلى خلايا مخروطية حمراء وخضراء.
وقد توصل الباحثون إلى أن هذا يحدث من خلال آليتين مُنفصلتين؛ أولاً، يتحلل حمض الريتينويك، وهو جزيء مُشتق من فيتامين A، مما يُقلّل من تكوين خلايا مخروطية زرقاء جديدة، ثم تُحفز هرمونات الغدة الدرقية الخلايا المخروطية الزرقاء المُتبقية على التحول إلى خلايا مخروطية حمراء وخضراء.
قال جونستون: "أولاً، يساعد حمض الريتينويك في تحديد النمط. ثم يلعب هرمون الغدة الدرقية دوراً في تحويل الخلايا المتبقية. وهذا أمر بالغ الأهمية، لأنه إذا كانت تلك المخاريط الزرقاء موجودة، فلن تُرى بوضوح".
تقدم النتائج تفسيراً جديداً لسؤال حيّر باحثي الرؤية لعقود. أشارت النظرية السائدة إلى أن المخاريط الزرقاء تتشكل في مركز الشبكية ثم تهاجر إلى الخارج. لكن الأدلة الجديدة تشير إلى أن هذه الخلايا تبقى في مكانها، لكنها تُغير هويتها إلى مخاريط حمراء وخضراء، مما يُنتج الترتيب المتخصص اللازم لرؤية حادة.
هذا ويعتقد الباحثون أن هذه الاكتشافات يمكن أن تدعم في نهاية المطاف أساليب جديدة لعلاج فقدان البصر. ويواصل فريق جونستون تطوير نماذجه العضوية الشبكية لتشبه وظيفة شبكية العين البشرية بشكل أدق. ويمكن أن تساعد النماذج المحسنة العلماء على إنتاج خلايا مستقبلة للضوء أكثر صحة، وذلك لاستخدامها في علاجات استبدال الخلايا المستقبلية التي تستهدف أمراضاً مثل التنكس البقعي، الذي لا يوجد له علاج حالياً.
