تنظيم نمو خلايا شوان بواسطة المجال الكهربائي النبضي نانو ثانية لتجديد الأعصاب الطرفية في المختبر

يتأثر ملايين الأشخاص كل عام بإصابات الأعصاب التي تشمل كلا من الجهاز العصبي المحيطي (PNS) والجهاز العصبي المركزي (CNS)¹. أظهرت الدراسات أن قدرة الإصلاح المحوري للجهاز العصبي المركزي محدودة للغاية بعد إصابات الأعصاب ، بينما تظهر PNS قدرة معززة بسبب اللدونة الكبيرة ل SCs². ومع ذلك ، فإن تحقيق التجديد الكامل بعد إصابات الأعصاب الطرفية لا يزال شاقا ولا يزال يشكل تحديا كبيرا لصحة الإنسان ^3,4. في الوقت الحاضر ، ظلت الطعوم الذاتية علاجا شائعا على الرغم من عيوب اعتلال موقع المتبرع ومحدودية التوافر⁵. دفع هذا الموقف الباحثين إلى استكشاف علاجات بديلة ، بما في ذلك المواد⁶ والعوامل الجزيئية⁷ والتحفيز الكهربائي (ES). كعامل يعزز نمو المحور العصبي وتجديد الأعصاب⁸ ، يصبح اختيار طريقة مناسبة ل ES واستكشاف العلاقة بين ES و SCs أمرا ضروريا.

SCs هي الخلايا الدبقية الرئيسية في الجهاز العصبي الطرفي ، وتلعب دورا حاسما في تجديد PNS ^9,10. بعد إصابات الأعصاب الطرفية ، تخضع SCs للتنشيط السريع ، وإعادة البرمجة^{الشاملة 2} ، والانتقال من حالة تكوين المايلين إلى مورفولوجيا داعمة للنمو لإجراء تجديد العصب². يحدث انتشار كبير لل SCs في الطرف البعيد من العصب المصاب ، بينما تخضع SCs للجذع البعيد للتكاثر والاستطالة لتشكيل شريط Bungner ، وهو أمر ضروري لتوجيه المحاور العصبية للنمو نحو العضو المستهدف¹¹. علاوة على ذلك ، تهاجر SCs من جذوع الأعصاب القريبة والبعيدة إلى الجسر العصبي لتشكيل حبال SC التي تعزز تجديد المحور^{العصبي 12}. علاوة على ذلك ، أظهرت الدراسات السابقة أن تخليق وإفراز العوامل ذات الصلة المتعلقة ب SCs يتغير في حالات تجديد الأعصاب الطرفية ، بما في ذلك عوامل النسخ¹³ ، وعوامل التغذية العصبية¹⁴ ، ومنظمات الميالين¹³. وهذا يوفر أيضا مؤشرات لتقييم نشاط الطوائف المنبوذة. وبناء على ذلك، تم التحقيق على نطاق واسع في تعزيز انتشار SC والهجرة والتوليف وإفراز العوامل ذات الصلة لتحسين تجديد الأعصاب الطرفية¹⁵.

أظهرت الدراسات السابقة إمكانية استخدام ES لتجديد الأعصاب¹. التفسير المقبول على نطاق واسع هو أن ES يمكن أن يحفز إزالة استقطاب أغشية الخلايا ، ويغير إمكانات الغشاء ، ويؤثر على وظائف بروتين الغشاء عن طريق تغيير توزيعات الشحن على هذه الجزيئات الحيوية¹. ومع ذلك ، فإن PEF المكثف المطبق على نطاق واسع قد يسبب ألما شديدا وتقلصات عضلية لا إرادية ورجفان القلب⁸. كما أنه يزيد من نشاط الكرياتين كيناز (CK) ، ويقلل من قوة العضلات ، ويحفز على تطور تأخر ظهور وجع العضلات (DOMS) ¹⁶. nsPEF هي تقنية ناشئة تحفز موضوعات الاختبار ذات المجالات الكهربائية عالية الجهد خلال مدة نبضة نانوثانية ، ويتم استخدامها تدريجيا في الأبحاث على المستوى الخلوي^17,18. أفادت الدراسات السابقة أن الأساس المنطقي المحتمل ل nsPEF الذي يعزز تكاثر الخلايا ونشاط العضيات هو تكوين المسام النانوية الغشائية وتنشيط القنوات الأيونية ، مما يؤدي إلى زيادة تركيز السيتوبلازم Ca^{2+ 19}. يستخدم nsPEF تقنية طاقة النبض لشحن غشاء الخلية ، وإنتاج نبضات تتميز بمدة قصيرة ، ووقت ارتفاع سريع ، وطاقة عالية ، وكثافة طاقة منخفضة²⁰. تشير هذه الخصائص إلى أن nsPEF قد يكون وضعا مفضلا مع الحد الأدنى من الآثار الجانبية للتحفيز⁸. علاوة على ذلك ، يوفر nsPEF مزايا مثل الإجراءات طفيفة التوغل ، وقابلية الانعكاس ، وقابلية الضبط ، وعدم التدمير للأنسجة العصبية مقارنة بالتدخلات الجراحية. أحد الاتجاهات البحثية السائدة ل nsPEF في المجال الطبي الحيوي هو تطبيقه لاستئصال أنسجة الورم باستخدام تحفيز المجال الكهربائي عالي الطاقة^21،22،23. تشير بعض نتائج الأبحاث إلى أن 12-nsPEF يمكن أن يحفز الأعصاب الطرفية دون التسبب في ضرر²⁴. ومع ذلك ، في الوقت الحاضر ، هناك أدلة محدودة فيما يتعلق بتطبيق nsPEF في مجال تجديد الأعصاب. علاوة على ذلك ، فإن تحفيز SCs باستخدام nsPEF هو محاولة رائدة ، مما يساهم في مزيد من البحوث في الجسم الحي والسريري. تستكشف هذه الدراسة ما إذا كان تحفيز NSPEF ل SCs يمكن أن يعزز تجديد الأعصاب ويوفر أساسا موثوقا به للبحث المتعمق والمنهجي اللاحق.