آریاطب
موجهای کلسیمی شبکیه
موجهای کلسیمی شبکیه، هماهنگکنندهی معماری دقیق چشم مگس سرکه
خلاصه
چشم مگس سرکه، نمونهای دقیق از هماهنگی بینظیر سلولها در شکلگیری بافت است. در این مطالعه مشخص شد که سلولهای پشتیبان غیرعصبی شبکیه، موجهای کلسیمی خودبهخودی تولید میکنند که نقش کلیدی در سازماندهی ساختار چشم دارند. این موجها با سیگنال Cad96Ca آغاز شده و با مسیر PLC-γ–IP3R، کلسیم را از شبکهی آندوپلاسمی آزاد میکنند. سپس، یک «کد اینکسین» سلولی، انتشار موجها را از طریق شبکههای اتصالات شکافدار هدایت میکند و شدت آنها با اندازهی واحدهای نوری (ommatidia) هماهنگ است. این مکانیسم، انقباضات آپیکال متناسب با اندازهی ommatidia ایجاد کرده و باعث شکلگیری منظم و همراستایی دقیق لنزها میشود. یافتهها نشان میدهند که فعالیت هماهنگ کلسیم در سلولهای غیرعصبی، الگوی بافتی حسگرهای بینایی را در مرحلهی رشد سازماندهی میکند.
مقدمه
برای دیدن جهان پیرامون، سیستمهای حسی باید دقیق و منظم باشند. چشمها نمونهای بارز از این اصل هستند: هر نورون و سلول پشتیبان باید درست سر جای خود قرار بگیرد تا نور بهدرستی پردازش شود. اما این هماهنگی چگونه شکل میگیرد؟
در بسیاری از سیستمها، فعالیت هماهنگ کلسیم در سلولهای عصبی برای ایجاد مدارهای بینایی ضروری است. در پستانداران، موجهای کلسیمی شبکیه مسیرهای عصبی بین چشم و مغز را هدایت میکنند. با این حال، نقش موجهای کلسیمی در سلولهای غیرعصبی و نحوهی سازماندهی بافت چشم هنوز کاملاً روشن نبود.
شبکیهی مگس سرکه (Drosophila) سیستم ایدهآلی برای بررسی این پدیده است. چشم مرکب آن حدود ۸۰۰ واحد نوری دارد که هر کدام شامل ۸ نورون گیرندهی نور است و اطراف آن سلولهای پشتیبان غیرعصبی با ویژگیهای گلیایی و اپیتلیال قرار دارند. این سلولها، از سلولهای مخروطی گرفته تا رنگدانههای اولیه و ثانویه، شبکهای منظم و قابل پیشبینی را تشکیل میدهند که هماهنگی بین واحدها را ممکن میکند.
نتایج
موجهای کلسیمی اولیه در شبکیه در حال رشد
با استفاده از تصویربرداری زنده با لنز خشک، فعالیت کلسیم در تمام سلولهای شبکیه با نشانگر GCaMP6s ردیابی شد. دو دورهی مهم مشاهده شد:
-
موجهای اولیه: حدود ۳۷ ساعت پس از شروع شکلگیری چشم ظاهر شده و تقریباً ۳ ساعت طول کشید.
-
موجهای ثانویه: از ۷۳ ساعت پس از شکلگیری تا زمان خروج مگس کامل ادامه داشتند.
موجهای اولیه با فعال شدن یک سلول مخروطی آغاز و سپس به سلولهای غیرعصبی مجاور در همان واحد نوری گسترش یافتند. نورونهای گیرندهی نور در این انتشار مشارکت ندارند، اما سلولهای پشتیبان شبکهی منظم و هماهنگی را شکل میدهند.
مسیر سیگنالدهی Cad96Ca–PLCγ–IP3R
فعال شدن موجها از طریق Cad96Ca RTK در سلول مخروطی آغاز میشود. سپس PLC-γ موجب تولید IP3 میشود که کلسیم را از شبکهی آندوپلاسمی آزاد میکند. آزمایشهای ژنتیکی نشان داد که این آزادسازی کلسیم برای شروع و انتشار موجها ضروری است.
نقش اینکسینها و اتصالات شکافدار
انتشار موجها با شبکهای از کانالهای gap junction هدایت میشود. چندین نوع اینکسین در سلولهای غیرعصبی شبکیه وجود دارند، اما ترکیب خاصی از Inx1، Inx2 و Inx3 مسئول هدایت موجهاست. برای مثال، Inx2 برای انتشار تمام موجها حیاتی است، و Inx3 به ویژه در سلولهای بین واحدی مهم است.
انقباضات آپیکال متناسب با اندازهی واحدهای نوری
موجها در بخشهایی که واحدهای نوری بزرگتر دارند، شدیدتر هستند و باعث انقباض بیشتر در مرزهای بین ommatidia میشوند. این مکانیسم، بافت شبکیه را یکپارچه و همراستا نگه میدارد و به شکلگیری دقیق لنزها کمک میکند.
اثرات طولانیمدت
موجهای کلسیمی باعث شکلگیری صحیح ساختارهای داخلی لنز، مانند pseudoconeها میشوند. در جهشهایی که موجها مختل شدهاند، این ساختارها ناقص باقی میمانند، حتی اگر ظاهر خارجی لنز طبیعی باشد.
بحث و نتیجه گیری
این تحقیق نشان میدهد که سلولهای پشتیبان غیرعصبی با تولید موجهای کلسیمی، نقش کلیدی در سازماندهی دقیق بافت شبکیه دارند. موجها پیش از فعالیت نورونها رخ میدهند، Cad96Ca آغازگر آنهاست و انتشار توسط شبکهای از اینکسینها هدایت میشود. شدت موجها با اندازهی واحدهای نوری هماهنگ است و انقباضات متناسب ایجاد میکند.
به زبان ساده، این موجها مانند یک رهبر رقص هستند که سلولهای پشتیبان را هدایت میکند تا تمام بخشهای شبکیه همزمان و هماهنگ عمل کنند و ساختار دقیق و عملکرد بینایی عالی را تضمین کنند.
یوتیوب مصرفی