إعادة الامتصاص

إعادة الامتصاص هي إعادة امتصاص الناقل العصبي بواسطة ناقل الناقل العصبي الموجود على طول الغشاء البلازمي لنهاية المحور العصبي ( أي الخلية العصبية قبل المشبكية في المشبك العصبي) أو الخلية الدبقية بعد أن يؤدي وظيفته في نقل النبضة العصبية .

إعادة الامتصاص ضرورية لوظائف المشابك العصبية الطبيعية، إذ تسمح بإعادة تدوير النواقل العصبية وتنظم مستوى وجودها في المشبك، وبالتالي تتحكم في مدة استمرار الإشارة الناتجة عن إطلاقها. ولأن النواقل العصبية كبيرة الحجم ومحبة للماء بحيث لا يمكنها الانتشار عبر الغشاء، فإن بروتينات نقل متخصصة ضرورية لإعادة امتصاصها. وقد أُجريت أبحاث كثيرة، بيوكيميائية وبنيوية، للحصول على أدلة حول آلية إعادة الامتصاص.

نُشر التسلسل الأولي الأول لبروتين إعادة الامتصاص عام ١٩٩٠. اعتمدت تقنية تحديد تسلسل البروتين على تنقية بروتين الناقل المعني، وتسلسله، واستنساخه، أو على استراتيجيات الاستنساخ التعبيري التي استُخدمت فيها وظيفة النقل كاختبار لأنواع الحمض النووي المكمل (cDNA) المشفرة لهذا الناقل. بعد الفصل، تبيّن وجود تشابه كبير بين تسلسلي الحمض النووي. وكشفت المزيد من الأبحاث في مجال بروتينات إعادة الامتصاص أن العديد من النواقل المرتبطة بالناقلات العصبية المهمة في الجسم تتشابه تسلسليًا مع نواقل GABA والنورأدرينالين. تشمل هذه العائلة الجديدة نواقل الدوبامين ، والنورأدرينالين ، والسيروتونين ، والجليسين ، والبرولين ، و GABA . وقد سُميت هذه النواقل بنواقل الناقلات العصبية المعتمدة على أيونات الصوديوم ^{والكلوريد} . ^سيتم تناول اعتمادها على أيونات الصوديوم والكلوريد لاحقًا في آلية العمل. باستخدام أوجه التشابه بين التسلسلات وتحليلات مخططات كراهية الماء، تم التنبؤ بوجود 12 منطقة كارهة للماء تعبر الغشاء في عائلة ناقلات السيروتونين "الكلاسيكية". ^{[ 1 ]} إضافةً إلى ذلك، توجد النهايتان الأمينية والكربوكسيلية في الحيز داخل الخلوي . كما تحتوي جميع هذه البروتينات على حلقة خارجية ممتدة بين التسلسلين الثالث والرابع العابرين للغشاء. وقد أكدت تجارب الوسم الكيميائي الموجه للموقع التنظيم الطوبولوجي المتوقع لناقل السيروتونين. ^{[ 2 ]}

بالإضافة إلى ناقلات النواقل العصبية، وُجدت العديد من البروتينات الأخرى في كل من الحيوانات وبدائيات النوى ذات تسلسلات متشابهة، مما يشير إلى وجود عائلة أكبر من ناقلات النواقل العصبية والصوديوم المتزامنة (NSS). أحد هذه البروتينات، وهو LeuT، من بكتيريا Aquifex aeolicus ، تم بلورته بواسطة ياماشيتا وآخرون ^{[ 3 ]} بدقة عالية جدًا، كاشفًا عن جزيء من الليوسين وأيونين من الصوديوم ^{مرتبطين} بالقرب من مركز البروتين. ووجدوا أن الحلزونات الغشائية العابرة (TM) 1 و6 تحتوي على أجزاء غير ملتفة في منتصف الغشاء. إلى جانب هذين الحلزونين، شكلت الحلزونات الغشائية العابرة 3 و8 والمناطق المحيطة بالأجزاء غير الملتفة من 1 و6 مواقع ارتباط الركيزة وأيونات الصوديوم. كشف التركيب البلوري عن تناظر زائف في LeuT، حيث ينعكس تركيب الحلزونات الغشائية العابرة 1-5 في تركيب الحلزونات 6-10.

يحتوي البروتين على تجويف خارج خلوي، يبرز فيه شكل حلزوني يشبه دبوس الشعر، يتكون من الحلقة الخارجية EL4. في الجزء عبر الغشائي TM1، يميز حمض الأسبارتيك ناقلات أحادي الأمين NSS عن ناقلات الأحماض الأمينية التي تحتوي على جليسين في الموضع نفسه. وقد تم تحديد "بوابات" خارجية وداخلية لأزواج من البقايا المشحونة سلبًا وإيجابًا في التجويف خارج الخلوي وبالقرب من النهايات السيتوبلازمية للحلزونات عبر الغشائية 1 و8.

تستخدم بروتينات النقل الكلاسيكية تدرجات الأيونات عبر الغشاء والجهد الكهربائي لنقل الناقلات العصبية عبر غشاء العصبون قبل المشبكي. تستفيد نواقل النقل المتزامن للصوديوم (NSS) النموذجية، والتي تعتمد على أيونات الصوديوم (Na ⁺⁾ والكلوريد ( ^{Cl- ) ، من تدرجات تركيز كل من الصوديوم} والكلوريد ، حيث تتجه هذه التدرجات نحو الداخل عبر الغشاء. تتدفق الأيونات وفقًا لتدرجات تركيزها، مما يؤدي في كثير من الحالات إلى حركة الشحنة عبر الغشاء، والتي يعززها جهد الغشاء. تسحب هذه القوى ركيزة الناقل العصبي إلى داخل الخلية، حتى ضد تدرج تركيزها. على المستوى الجزيئي، تعمل أيونات الصوديوم على تثبيت ^ارتباط الأحماض الأمينية بموقع الركيزة، كما تحافظ على الناقل في هيئة مفتوحة للخارج تسمح بارتباط الركيزة. ^{[ 4 ]} يُعتقد أن دور أيون الكلوريد ^في آلية النقل المتزامن هو تثبيت شحنة أيون الصوديوم ^{المنقول} . ^{[ 5 ] [ 6 ]}

بعد ارتباط الأيونات بالركيزة، لا بد من حدوث تغيير في البنية الفراغية. انطلاقًا من الاختلافات البنيوية بين بنية المجالات عبر الغشائية من 1 إلى 5 وبنية المجالات من 6 إلى 10، ومن تحديد مسار نفاذية الركيزة بين موقع ارتباط ناقل السيروتونين (SERT) والسيتوبلازم ، اقتُرحت آلية للتغيير البنيوي تتمثل في تغيير حزمة رباعية الحلزونات، مؤلفة من المجالات عبر الغشائية 1 و2 و6 و7، اتجاهها ضمن بقية البروتين. ^{[ 7 ]} وقد أظهرت بنية ناقل الليوسين (LeuT) في التكوين المفتوح للداخل لاحقًا أن المكون الرئيسي للتغيير البنيوي هو حركة الحزمة بالنسبة لبقية البروتين. ^{[ 8 ]}

يتمثل الهدف الرئيسي لمثبطات إعادة الامتصاص في تقليل معدل إعادة امتصاص النواقل العصبية إلى الخلية العصبية قبل المشبكية بشكل كبير، مما يزيد من تركيز الناقل العصبي في المشبك. وهذا بدوره يزيد من ارتباط الناقل العصبي بمستقبلات الناقل العصبي قبل وبعد المشبك. ^{[ 9 ]} وبحسب النظام العصبي المعني، قد يكون لمثبطات إعادة الامتصاص تأثيرات بالغة على الإدراك والسلوك. وقد نتج التثبيط غير التنافسي لنظير LeuT البكتيري بواسطة مضادات الاكتئاب ثلاثية الحلقات عن ارتباط هذه المثبطات في مسار النفاذية خارج الخلوية. ^{[ 10 ] [ 11 ]} ومع ذلك، تشير الطبيعة التنافسية لتثبيط نقل السيروتونين بواسطة مضادات الاكتئاب إلى أن هذه المثبطات ترتبط في نواقل النواقل العصبية بموقع يتداخل مع موقع الركيزة. ^{[ 12 ]}

قام هورشيتز وآخرون ^{[ 13 ]} بدراسة انتقائية مثبطات إعادة امتصاص السيروتونين في بروتين إعادة امتصاص السيروتونين (SERT) لدى الفئران، والذي يُعبَّر عنه في خلايا الكلى الجنينية البشرية (HEK-SERT). وقد عرّضوا SERT لجرعات متفاوتة من سيتالوبرام (مثبط انتقائي لإعادة امتصاص السيروتونين، SSRI ) أو ديسيبرامين (مثبط لبروتين إعادة امتصاص النورإبينفرين، NET). ومن خلال فحص منحنيات استجابة الجرعة (باستخدام وسط طبيعي كعنصر تحكم)، تمكنوا من تحديد أن سيتالوبرام يعمل على SERT كمثبط انتقائي لإعادة امتصاص السيروتونين، وأن ديسيبرامين ليس له أي تأثير على SERT. وفي تجربة منفصلة، ​​عرّض هورشيتز وآخرون خلايا HEK-SERT للسيتالوبرام على المدى الطويل. ولاحظوا أن التعرض طويل الأمد أدى إلى انخفاض في عدد مواقع الارتباط. تشير هذه النتائج إلى وجود آلية ما للتغيرات طويلة الأمد في العصبون قبل المشبكي بعد العلاج الدوائي. ووجد أن مستويات التعبير عن موقع ارتباط SERT تعود إلى طبيعتها بعد إزالة سيتالوبرام من الجسم. ^{[ 13 ]}

يُعتقد أن الاكتئاب قد ينجم عن انخفاض مستوى السيروتونين في المشبك العصبي، على الرغم من أن هذه الفرضية قد طُعن فيها منذ ثمانينيات القرن الماضي . وقد دُعمت في البداية بالنجاح في تخفيف أعراض الاكتئاب بعد تناول مضادات الاكتئاب ثلاثية الحلقات (مثل ديسيبرامين) ومثبطات استرداد السيروتونين الانتقائية (SSRIs). تعمل مضادات الاكتئاب ثلاثية الحلقات على تثبيط إعادة امتصاص كل من السيروتونين والنورأدرينالين من خلال التأثير على كل من ناقل السيروتونين (SERT) وناقل النورأدرينالين (NET). بينما تعمل مثبطات استرداد السيروتونين الانتقائية على تثبيط إعادة امتصاص السيروتونين بشكل انتقائي من خلال التأثير على ناقل السيروتونين (SERT) . والنتيجة النهائية هي زيادة كمية السيروتونين في المشبك العصبي، مما يزيد من احتمالية تفاعل السيروتونين مع مستقبلات السيروتونين في العصبون بعد المشبكي. توجد آليات أخرى لحدوث إزالة حساسية مستقبلات السيروتونين الذاتية ، لكن النتيجة النهائية تبقى نفسها. ^{[ 14 ]} يؤدي ذلك إلى زيادة إشارات السيروتونين، والتي يُعتقد، وفقًا لهذه الفرضية، أنها تُحسّن المزاج وبالتالي تُخفف أعراض الاكتئاب. إلا أن هذا الطرح لآلية عمل مثبطات استرداد السيروتونين كمضادات للاكتئاب لا يُراعي المدة الزمنية للتأثير العلاجي، والتي تستغرق أسابيع إلى شهور، في حين أن تثبيط الناقل يكون فوريًا تقريبًا.

يؤدي تعاطي الأمفيتامين (AMPH) إلى زيادة مستويات الدوبامين والنورأدرينالين والسيروتونين في المشبك العصبي. وقد ثبت أن الأمفيتامين يؤثر على مستقبلات الأمينات النزرة المرتبطة 1 (TAAR1) لتحفيز تدفق وتثبيط إعادة امتصاص نواقل السيروتونين والنورأدرينالين والدوبامين . ويتطلب هذا التأثير وجود الناقل ومستقبل TAAR1 معًا داخل نفس العصبون.

يبدو أن الخلايا النجمية تستخدم آليات إعادة الامتصاص لأداء دور وقائي عصبي. تستخدم هذه الخلايا ناقل الأحماض الأمينية المثيرة 2 (EAAT2، المعروف أيضًا باسم GLT-1) لإزالة الغلوتامات من المشبك العصبي. وقد تبين أن الفئران التي تم تعطيل جين EAAT2 لديها أكثر عرضة للنوبات المميتة والعفوية، بالإضافة إلى إصابات الدماغ الحادة في القشرة الدماغية. ويمكن ربط هذه التأثيرات بزيادة تركيز الغلوتامات في أدمغة هذه الفئران، وذلك وفقًا لتحليل ما بعد الوفاة. ^{[ 15 ]}