نقش حبابها در آسیب مغزی چیست؟

نویسندگان اصلی این مطالعه “نیکول هاشمی” استادیار دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه آیووا و “الکس ورد”(Alex Wrede) پژوهشگر فوق دکترا آزمایشگاه هاشمی(Hashemi’s lab) بودند.

محققان طی این مطالعه گفتند که میکروحباب هایی که اندازه آنها چند میکرون است می توانند در مایع مغزی نخاعی در داخل جمجمه در هنگام صدمات مغزی تشکیل شوند. شکل گیری و فروپاشی چشمگیر این میکروحباب ها می تواند علت برخی از آسیب های ناشی از آسیب مغزی باشد.

آسیب حبابی ممکن است بی اهمیت به نظر برسد اما سقوط و شکستن حباب و موج های شوکی ناشی از آن می تواند به مغز آسیب جدی برساند. بنابراین آگاهی از آسیب هایی که این حباب ها می توانند به بافت آسیب پذیر مغز وارد کنند بسیار مهم است.

برای آزمایش و توصیف تأثیر حفره زایی داخل جمجمه، محققان یک بستر/پلتفرم کشت سلولی سه بعدی برای سلول های آستروسیت(astrocyte) یا آستروگلیا یا اختریاخته که در پشتیبانی، حفظ و ترمیم عصب مرکزی فعال هستند، شبیه سازی کردند.

آنها بستر/پلتفرم کشت سلولی را در یک مخزن کوچک غوطه ور کردند و میکروحباب هایی به ابعاد ۶۰ میلیون در یک متر ایجاد کردند. برخی از میکروحباب ها به داربست میکرو فیبر لایه شده سلول متصل شدند. محققان سپس دستگاه های فراصوت موجود در مخزن را روشن کردند و شاهد فروریختن میکروحباب ها و ایجاد حفره ها شدند.

آنها همچنین از این دستگاه های فراصوت بر روی یک گروه کنترل شده از سلول ها که در معرض حفره زایی قرار نداشتند نیز استفاده کردند.

در گام بعد ابتدا محققان از یک میکروسکوپ معکوس برای ثبت هرگونه تغییر مورفولوژیکی در سلول ها استفاده کردند. سپس با همکاران کالج دامپزشکی دانشگاه آیووا به ارزیابی اینکه آیا تغییرات ژنتیکی در سلول وجود دارد یا خیر پرداختند. میکروسکوپ وارونه یا میکروسکوپ معکوس، میکروسکوپی است که منبع نوری و کوندانسور آن در قسمت فوقانی آن، بالای صفحهٔ قرارگیری نمونه و عدسی شیئی آن پایین محل قرارگیری نمونه قرار دارد.

محققان دریافتند که حفره زایی باعث کوچک شدن سلول ها و زبرتر شدن سطح آنها شده است. هنگامی که تصاویری که پس از ۲۲ الی ۴۸ ساعت بعد از آزمایش از سلول ها گرفته شده بود را مشاهده کردند متوجه شدند سلول ها درازتر شده و رشد کرده اند. محققان همچنین دریافتند که سلول های آسیب دیده در اثر حفره زایی دارای بیان ژن هایی مانند TNF-α و IL-6 هستند که با شرایط التهابی مانند کروناویروس سندرم حاد تنفسی ۲ (SARS-CoV-2) و اختلالات عصبی مانند پارکینسون و آلزایمر مرتبط هستند.

محققان گفتند: تمام این یافته ها تایید می کنند که حفره زایی اطراف سلول ها برای عملکرد آستروسیت مضر است.

آستروسیت(astrocyte) یا آستروگلیا یا اختریاخته، یاخته ای گلیایی(پی بانی) و ستاره شکل است که تغذیه و حفاظت یاخته های عصبی را بر عهده دارد.

آستروسیت ها سلول های گلیای ستاره شکل در مغز و طناب نخاعی می باشند. آستروسیت ها بیشترین نوع سلول های گلیا هستند. آستروسیت یعنی سلول ستاره ای و این نام به درستی شکل این سلول را توصیف می کند. آستروسیت ها از اندازه بزرگی برخوردارند و نورون ها را تغذیه کرده و از آن ها حمایت می کنند و به همراه میکروگلیاها مواد زاید درون مغز را از بین می برند و در نهایت به صورت مواد شیمیایی از مایع احاطه کنندهٔ نورون ها حفاظت می کنند.گاهی اوقات نورون ها به دلایل ناشناخته ای از بین می روند یا در اثر ضربه مغزی عفونت یا سکته مغزی می میرند. در این هنگام آستروسیت ها به همراه میکروگلیا وظیفه پاکسازی و از بین بردن مواد زاید باقی مانده را به عهده می گیرند. این سلول ها قادرند در دستگاه عصبی مرکزی حرکت کرده، به هنگام برخورد با یک مادهٔ زاید آن را بلعیده و هضم کنند.

هاشمی گفت: در حالی که پزشکان به دنبال درمان آسیب های مغزی ناشی از حفره زایی هستند، مهندسان می توانند بر روی شناسایی مکان هایی در مغز که احتمالاً حفره زایی در آنها رخ می دهد تمرکز کنند.

محققان گفتند: نقشه محل وقوع حفره زایی می تواند ایده ای مناسب برای طراحی کلاه ایمنی نوین باشد که احتمال حفره زایی را کاهش می دهد و در حالی که محققان این مطالعه روی طراحی کلاه ایمنی متمرکز هستند، هاشمی گفت از همان ایده ها می توان برای طراحی و توسعه کلاه ایمنی برای بازیکنان فوتبال و سایر ورزش ها نیز استفاده کرد. بازیکنان فوتبال در برخی موارد و در صورت خوردن ضربه به سر به اشکال خفیفی از آسیب دیدگی مغزی دچار می شوند که ممکن است متوجه این موضوع نشوند، اما اثرات آسیب های حفره زایی در مغز آنها وجود خواهد داشت.