كيف ينظم بروتين حساس للضوء في الدماغ استهلاك الطعام لدى الفئران؟ اكتشف السر!
اكتشف العلماء منذ سنوات أن الهيبوثالاموس – الذي يساعد في إدارة درجة حرارة الجسم، والجوع، والدافع الجنسي، والنوم والمزيد – يحتوي على خلايا عصبية تعبر عن بروتين أوبسين 3 (OPN3). ومع ذلك، كان من غير الواضح إلى حد كبير ما الذي يفعله هذا البروتين الحساس للضوء في عمق الدماغ.
تشير دراسة نُشرت في PNAS إلى أن OPN3 يلعب دورًا مهمًا في تنظيم استهلاك الطعام.
قالت إيلينا أونسيا، أستاذة العلوم الطبية المرتبطة بمعهد كارني لعلوم الدماغ بجامعة براون: “تكشف نتائجنا عن آلية يعمل من خلالها مستقبل الأوبسين غير البصري OPN3 على تعديل تناول الطعام عبر مستقبل الميلانوكورتين 4 MC4R، وهو أمر حاسم لتنظيم توازن الطاقة وسلوك التغذية”. “هذه النتيجة مثيرة للاهتمام لأن الطفرات المسببة لفقدان الوظيفة في MC4R هي سبب وراثي معروف للسمنة لدى البشر.”
قاد الدراسة هالة حداد التي أجرت البحث أثناء دراستها للحصول على درجة الدكتوراه ثم كزميلة بحث ما بعد الدكتوراه في جامعة براون، مع المؤلفين الرئيسيين أونسيا وريتشارد لانغ، مدير مجموعة الأنظمة البصرية بمستشفى سينسيناتي للأطفال.
أفادت فريق البحث أن OPN3 يعمل مع MC4R وقناة البوتاسيوم Kir7.1 لتنظيم بعض إشارات الخلايا وكذلك إطلاق الخلايا العصبية في منطقة رئيسية تتحكم بتوازن الطاقة. ومن الجدير بالذكر أنه عندما تم تعديل الفئران لتفتقر إلى OPN3 في هذا الجزء من الهيبوثالاموس، كانت تأكل أقل بكثير وتكون أقل نشاطًا مقارنة بالفئران الضابطة.
قالت أونسيا: “نحن متحمسون جدًا لأن لدينا لأول مرة آلية خلوية لما يفعله OPN3 في الدماغ”.
كان بروتين الأوبسين 3 محور البحث في مختبر أونسيا لمدة تقارب العقد من الزمن، وقد اكتشف الفريق أنه موجود في الميلانوسيتات حيث يعمل على التصبغ. كما طوروا نموذج فأر لتحديد المناطق المحددة من الدماغ حيث يتم التعبير عن هذا البروتين. كما درس الباحثون في مختبر لانغ OPN3 داخل الأنسجة الدهنية وفي الدماغ باستخدام أدوات وراثية للفئران بشكل أساسي. بدأت الفرق البحثية بالتعاون حوالي عام 2020.
بينما تضيف نتائجهم رؤى مهمة حول وظيفة OPN3 ، قال الباحثون إن المزيد من الدراسات ضرورية لمعرفة ما إذا كانت الآلية تعمل أيضًا بطرق مشابهة داخل دماغ الإنسان.
“بينما حددنا الآلية ووظيفة OPN3في هذه المنطقة من الهيبوثالاموس ، لا يزال كيفية عمل هذا المستقبل في مناطق أخرى من الدماغ غامضًا”، قالت أونسيا. “يجب أن يكون هناك نموذج مشترك لوظيفة OPN3في مناطق مختلفة ، وما زلنا نبحث عن ذلك.”
“علاوة على ذلك ، فإن التحليل الحالي لا يحل مسألة ما إذا كان بإمكانO PN ٣ العمل كمستشعر ضوئي داخل دماغ الفأر”، قال لانغ. “لا يزال يتعين معالجة ذلك دراسات مستقبلية.”
“تنظيم سلوك الأكل ووزن الجسم هو أمر معقد للغاية”، قالت أونسيا.
“يتطلب فهم كيفية معالجة هذه القضايا المعقدة فهمًا أكثر شمولاً للعمليات الخلوية المعنية”، قالت.
تم دعم هذه الدراسة بواسطة مرفق التصوير ومختبر المجهر بجامعة براون ومركز الحيوانات المعدلة وراثيًا وتحرير الجينوم بمستشفى سينسيناتي للأطفال. جاءت تمويلات البحث من المعاهد الوطنية للصحة (R01AR076241, R01EY027077, R01EY032029, R01EY032752, R01EY032566 و R01EY034456) ومن مؤسسة العلوم الوطنية وغيرها من المصادر.
