عوامل ژنتیکی که به “استربیسموس” و یا چشم های ناهموار کمک می کنند

تقریبا 2-3٪ از کودکان مبتلا به یک بیماری مبتلا به استرابیسم هستند که بیشتر به عنوان “چشم تنبل” یا “چشم های متقابل” شناخته می شوند. اکثریت موارد شامل عوامل ژنتیکی و محیطی هستند. دانستن علل ژنتیکی استرابیسم بسیار مهم است زیرا می تواند خطر بروز بیماری را تخمین بزند و شانس شروع درمان اولیه را برای پیشگیری از اختلال حرکت چشم افزایش دهد.

مانع عمده کشف علل ژنتیکی استرابیسم محدودیت فیزیکی مشاهده ارتباط بین عضلات مغز و چشم است. این ها توسط کابل های طولانی به نام “آکسون” تشکیل شده اند که از سلول های مغزی عمیق درون سر در یک مرحله بسیار پیشرفته رشد می کنند. بنابراین دشوار است معماری خوب اتصالات عضلانی مغز چشم را در سطح سلولی مشاهده کرده و آن را تحلیل کند که چگونه ممکن است توسط جهش های ژنی تحت تاثیر قرار گیرد؟

برای غلبه بر این مشکل، محققان موسسه ملی ژنتیک در ژاپن به عنوان مدل تجربی خود یک ماهی گرمسیری به نام زرگری ماهی انتخاب کردند. لاروهای Zebrafish تقریبا شفاف هستند در حالی که آنها در حال توسعه هستند، به طوری که محققان امیدوار بودند که بتوانند اتصالات عضلانی چشم مغز را با استفاده از مهندسی ژنتیک  مشاهده نمایند. با استفاده از تکنیک های اصلی خود، تیم با موفقیت یک ژراب ماهی را ایجاد کرد که در آن گروه خاصی از سلول های مغز که سیگنال های حرکتی چشم را ارسال می کنند، به نام نورون های موتور احضار شده و همچنین عضلات هدف چشم، نور مادون قرمز رنگی را که از طریق در حال توسعه سر شفاف ماهی این ماهی گیره های ویژه نشانگر این است که به تیم اجازه می دهد پیشرفت بزرگی در کشف مکانیزم ژنتیکی استرابیسم داشته باشد. این تیم نشان داد که نورونهای حرکتی حاملگی غیرطبیعی ایجاد می کنند، زمانی که ژن پروتوکادیرین 17 (pcdh17) جهش یافته بود.

این ژن برای تولید پروتئین Pcdh17 که در سطح سلول های نورون های موتور تخریب شده واقع شده است، کد گذاری می شود. هنگامی که یک پروتئین Pcdh17 غیر طبیعی از ژن pcdh17 دستکاری می شود و در سطح سلول قرار می گیرد، نورون ها در مغز به درستی قرار نمی گیرد و آکسون هایی که گسترش یافته اند نتوانسته اند به عضله چشم هدف برسند. در بسیاری از موارد این نورونهای غیرفعال را با هم جمع می کنند و تشکیل می دهند. این نتایج نشان می دهد که یک نورون موتور تخریب کننده از نیروهای رد استفاده می کند تا هر دو خود را به طور صحیح در مغز قرار دهد و آکسون را به درستی به عضله هدف گسترش دهد و این نیروها توسط مولکول های پروتئین Pcdh17 بر سطح آن متصل می شوند و با خود و دیگر نورون ها در اطراف آن این مطالعه در سال 2007 گزارش های سلولی در 7 آگوست منتشر شد.

دکتر Asakawa، که این پروژه تحقیقاتی را رهبری کرد، می گوید: “Pddh17 ایجاد یک نیروی مخالف معتدل بین عصب های حرکتی ریه می دهد و احتمالا به آنها اجازه می دهد که مانند یک مایع تشکیل یک جریان را به عضله رفتار کنند. بدون آنها نورون ها فقط مثل یخ از آنجاییکه پروتئین Pddh17 نیز در انسان وجود دارد، احتمالا نقش مشابهی در بدن ما برای توسعه حرکت طبیعی چشم بازی می کند. علاوه بر این، با توجه به اینکه بسیاری از انواع نورون های مغز که با ماهیچه های سر متصل می شوند با انواع مختلف پروتئین پوشیده می شوند جهش های ژنتیکی در این ژن ها ممکن است خطر ابتلا به اختلالات مادرزادی دیگر در حرکات جنینی را افزایش دهند. ”

اسکاوا ادامه می دهد: “در مقایسه با ارتباط بین نخاع و ماهیچه های اسکلتی که حرکات بدن ما را تولید می کنند، ارتباطات عضلانی مغز و چشم برخی از خصوصیات خاص را به وجود می آورد که آنها را به طور انتخابی مقاوم می کند تا بیماری های ناگهانی ناخوشایند، مانند کمخونی لوسمی amyotrophic (ALS ) ما انتظار داریم که ارتباط عضلانی چشم و مغز با دستکاری ژنتیکی در ماهی همچنین دارای توانایی بالایی برای نشان دادن راهی برای محافظت از نورون های حرکتی از انحطاط در ALS است. ”

منبع

Kazuhide Asakawa, Koichi Kawakami, 2018. Protocadherin-Mediated Cell Repulsion Controls the Central Topography and Efferent Projections of the Abducens Nucleus. Cell Reports; 24 (6): 1562 DOI: 10.1016/j.celrep.2018.07.024