الميغراسومات
Migrasomes
ما هي الميغراسومات؟
الميغراسومات هي تراكيب غشائية خلوية تتكوّن بصورة مميزة أثناء هجرة الخلايا. تظهر هذه التراكيب على ألياف رفيعة تمتد خلف الخلية أثناء تحركها، ثم تنفصل لاحقًا عن الخلية وتبقى في البيئة خارج الخلوية أو تلتقطها خلايا أخرى.
وقد أدى اكتشافها إلى التعرف على وسيلة جديدة تستطيع الخلايا من خلالها طرح بعض محتوياتها أثناء الحركة، وليس فقط عن طريق الإفراز التقليدي أو الحويصلات خارج الخلوية المعروفة.
يُطلق على عملية إطلاق المواد الخلوية المرتبطة بتكوّن الميغراسومات اسم:
Migracytosis
أي الإفراز أو التخلص الخلوي المرتبط بهجرة الخلية.
اكتشاف الميغراسومات
اكتُشفت الميغراسومات بواسطة فريق بحثي بقيادة لي يو، ونُشرت الدراسة الأساسية التي وصفتها عام 2014 إلكترونيًا، ثم ظهرت في عدد عام 2015 من مجلة Cell Research.
لاحظ الباحثون أن الخلايا المهاجرة تترك خلفها خيوطًا غشائية طويلة ورقيقة تعرف باسم ألياف التراجع.
Retraction Fibers
وعند مراقبة هذه الألياف ظهرت تراكيب كبيرة شبيهة بالحويصلات على نهاياتها أو نقاط تقاطعها.
كانت بعض هذه التراكيب يصل قطرها إلى نحو 3 ميكرومترات، كما احتوت بداخلها على أعداد من الحويصلات الأصغر حجمًا.
وبسبب ارتباط تكوّنها بحركة الخلية أُطلق عليها اسم الميغراسومات.
كيف تتكوّن الميغراسومات؟
يبدأ تكوّن الميغراسومات أثناء تحرك الخلية فوق سطح أو نسيج.
عندما تتقدم الخلية إلى الأمام، تنسحب أجزاء من غشائها الخلفي، لكنها لا تنفصل مباشرة، بل تترك وراءها امتدادات غشائية طويلة تعرف بألياف التراجع.
على بعض هذه الألياف تبدأ مناطق محددة من الغشاء بالتضخم تدريجيًا.
تتجمع بروتينات غشائية ودهون معينة في هذه المناطق، مما يؤدي إلى زيادة صلابة الغشاء وتكوين انتفاخات أكبر تتحول لاحقًا إلى ميغراسومات مكتملة.
في النهاية تنقطع ألياف التراجع التي تربط الميغراسوم بالخلية، فيتحرر الميغراسوم في المنطقة التي مرت منها الخلية.
دور بروتينات التتراسبانين
تُعد بروتينات التتراسبانين من أهم العناصر المعروفة في تكوين الميغراسومات.
Tetraspanins
وهي عائلة من البروتينات الغشائية التي تستطيع تنظيم مناطق متخصصة داخل الغشاء الخلوي.
من البروتينات التي ارتبطت بصورة خاصة بتكوّن الميغراسومات:
TSPAN4
وتشير الدراسات إلى أن هذا البروتين يتجمع مع الكوليسترول في مناطق محددة من الغشاء.
تتحد هذه المناطق الصغيرة تدريجيًا لتكوين نطاقات غشائية أكبر وأكثر صلابة، ثم تنتفخ لتصبح ميغراسومات.
وقد أظهرت تجارب مخبرية أن وجود بروتينات التتراسبانين والكوليسترول يمثل عنصرًا أساسيًا في هذه العملية.
دور الكوليسترول
الكوليسترول ليس مجرد مكوّن بنيوي للغشاء الخلوي، بل يساهم أيضًا في تحديد مرونته وصلابته وتنظيم البروتينات الموجودة داخله.
أثناء تكوين الميغراسومات يتراكم الكوليسترول إلى جانب بروتينات التتراسبانين في مناطق معينة من ألياف التراجع.
ويؤدي ذلك إلى تكوين مناطق غشائية أكثر صلابة من الأجزاء المحيطة بها، مما يساعدها على الانتفاخ وتكوين الميغراسوم.
العلاقة بين الميغراسومات وهجرة الخلايا
الميزة الأساسية للميغراسومات هي أن تكوينها يعتمد بصورة مباشرة على حركة الخلية.
فالخلية غير المتحركة لا تنتج ألياف التراجع بالطريقة نفسها، وبالتالي يقل تكوين الميغراسومات بشكل كبير.
لهذا السبب توجد علاقة وثيقة بين سرعة الهجرة ونمط التصاق الخلية بالسطح وعدد الميغراسومات التي يمكن أن تنتجها.
كما أن طبيعة الوسط المحيط بالخلية تلعب دورًا مهمًا في العملية.
المصفوفة خارج الخلوية
Extracellular Matrix
هي شبكة من البروتينات والجزيئات تحيط بالخلايا وتوفر لها الدعم ومواقع الالتصاق.
ويؤثر ارتباط الخلية بالمصفوفة خارج الخلوية في قدرة ألياف التراجع على البقاء وتكوين الميغراسومات.
دور الإنتغرينات
الإنتغرينات هي بروتينات غشائية تساعد الخلية على الالتصاق بالبيئة المحيطة.
Integrins
أظهرت الدراسات أن توافق أنواع معينة من الإنتغرينات مع البروتينات الموجودة في المصفوفة خارج الخلوية يحدد إلى حد كبير المواقع التي تتكوّن فيها الميغراسومات.
وهذا يعني أن تكوين الميغراسوم لا يعتمد فقط على حركة الخلية، بل أيضًا على طبيعة السطح الذي تتحرك فوقه.
ماذا تحتوي الميغراسومات؟
ليست الميغراسومات أكياسًا غشائية فارغة.
فقد أظهرت الدراسات أنها يمكن أن تحتوي على مجموعة واسعة من المكونات الخلوية، ومنها بروتينات وعوامل ذائبة وحويصلات صغيرة وجزيئات إشارات.
وقد تحتوي في بعض الظروف أيضًا على أجزاء من عضيات خلوية.
ومن أهم الأمثلة الميتوكوندريا المتضررة، التي يمكن نقلها إلى الميغراسومات والتخلص منها خارج الخلية عبر عملية الميتوسيتوز.
Mitocytosis
وبالتالي فإن الميغراسومات يمكن أن تعمل كوسيلة للإفراز الخلوي، ووسيلة للتواصل بين الخلايا، وآلية للتخلص من بعض المكونات غير المرغوب فيها.
الميغراسومات والتواصل بين الخلايا
أحد أهم الأدوار المقترحة للميغراسومات هو نقل المعلومات بين الخلايا.
عندما تتحرك خلية عبر نسيج ما، يمكن أن تترك خلفها ميغراسومات تحتوي على جزيئات إشارات.
قد تصل خلايا أخرى لاحقًا إلى المنطقة نفسها وتلتقط هذه المواد أو تستجيب لها.
بهذا المعنى يمكن للخلية أن تترك نوعًا من الأثر الكيميائي في المسار الذي سلكته.
وهذه الخاصية تختلف عن كثير من طرق الإفراز الخلوي الأخرى، لأن موقع إطلاق المواد يتحدد جزئيًا بمسار حركة الخلية نفسها.
الميغراسومات وتطور الأعضاء
قدمت الدراسات على أجنة سمك الزرد دليلًا مهمًا على أن الميغراسومات ليست مجرد ظاهرة مخبرية، بل يمكن أن تؤدي وظائف فسيولوجية داخل الكائن الحي.
Zebrafish
خلال التطور الجنيني تتحرك مجموعات كبيرة من الخلايا لتكوين الأنسجة والأعضاء.
ووجد الباحثون أن الميغراسومات تتشكل أثناء مرحلة مهمة من التطور الجنيني تعرف باسم تكوّن المعيدة.
Gastrulation
كما تبين أن بعض الميغراسومات تحتوي على مواد إشارات مثل الكيموكينات وعوامل النمو.
وتعمل هذه المواد على جذب خلايا معينة وتوجيه حركتها إلى المواقع الصحيحة.
وعندما تعطلت البروتينات اللازمة لتكوين الميغراسومات في النماذج التجريبية ظهرت اضطرابات في تموضع بعض الخلايا وفي تكوين الأعضاء.
أظهرت هذه النتائج أن الميغراسومات قد تعمل بوصفها منصات محلية لإطلاق الإشارات أثناء التطور الجنيني.
الميغراسومات والميتوسيتوز
من أهم الوظائف المكتشفة لاحقًا للميغراسومات مشاركتها في التخلص من الميتوكوندريا المتضررة.
يمكن أن تتعرض بعض الميتوكوندريا إلى انخفاض في كفاءتها أو جهد غشائها.
تقوم الخلية في بعض الحالات بفصل هذه الأجزاء المتضررة ونقلها باتجاه أطرافها.
بعد ذلك يمكن أن تدخل أجزاء الميتوكوندريا إلى الميغراسومات الموجودة على ألياف التراجع.
عندما تنفصل الميغراسومات عن الخلية، يتم التخلص من الميتوكوندريا المتضررة معها.
وتعرف هذه العملية باسم الميتوسيتوز.
بهذا أصبحت الميغراسومات جزءًا من منظومة مراقبة جودة الميتوكوندريا، إضافة إلى دورها في التواصل بين الخلايا.
الفرق بين الميغراسومات والإكسوسومات
قد تبدو الميغراسومات مشابهة للإكسوسومات لأنها تراكيب غشائية يمكن أن توجد خارج الخلايا، إلا أن طريقة تكوينهما مختلفة بصورة واضحة.
Exosomes
تتكون الإكسوسومات داخل الخلية ضمن أجسام متعددة الحويصلات، ثم تُطلق عندما تندمج هذه الأجسام مع الغشاء الخلوي.
أما الميغراسومات فتتشكل مباشرة على ألياف التراجع الموجودة خلف الخلايا المهاجرة.
كما أن الميغراسومات عادة أكبر بكثير من الإكسوسومات.
الإكسوسومات غالبًا صغيرة جدًا وتقاس بعشرات إلى نحو مئات النانومترات، في حين يمكن أن يصل حجم الميغراسومات إلى عدة ميكرومترات.
لذلك فإن الميغراسومات والإكسوسومات تمثلان مسارين مختلفين لإطلاق المواد من الخلية.
هل الميغراسومات حويصلات خارج خلوية؟
يوجد نقاش علمي حول أفضل طريقة لتصنيف الميغراسومات.
فهي من جهة تراكيب محاطة بغشاء ويمكن أن تتحرر إلى الوسط خارج الخلية.
ومن جهة أخرى تتكون بطريقة مختلفة عن العديد من الحويصلات خارج الخلوية التقليدية، كما أنها تبدأ كعضيات مرتبطة بالخلية على ألياف التراجع.
ولهذا تصفها بعض الدراسات بأنها عضيات خلوية مرتبطة بالهجرة، بينما تناقشها دراسات أخرى ضمن الأنواع غير التقليدية من الحويصلات خارج الخلوية.
الأهمية المحتملة في المناعة
تعتمد خلايا الجهاز المناعي بصورة كبيرة على الحركة والهجرة بين الدم والأنسجة.
لذلك أصبحت الميغراسومات موضع اهتمام في دراسة المناعة.
يمكن أن تساهم هذه التراكيب في إطلاق مواد التهابية أو عوامل جذب كيميائي، وقد تشارك في نقل معلومات بين الخلايا المناعية والخلايا الموجودة في الأنسجة.
كما أن دور الميتوسيتوز في بعض الخلايا المناعية، مثل العدلات، يشير إلى أن الميغراسومات قد تساعد أيضًا في المحافظة على كفاءة الميتوكوندريا أثناء الحركة والاستجابة المناعية.
الأهمية المحتملة في أمراض القلب والأوعية
تعتمد الخلايا البطانية والخلايا المناعية وخلايا العضلات الملساء على الهجرة في كثير من العمليات الطبيعية والمرضية داخل الأوعية الدموية.
ولهذا بدأت دراسات حديثة تبحث في علاقة الميغراسومات بتلف الأوعية والالتهاب وإصابات القلب.
كما اقترحت تجارب قبل سريرية أن زيادة التخلص من الميتوكوندريا المتضررة عبر الميغراسومات قد تؤثر في شدة إصابات القلب الناتجة عن نقص التروية وإعادة التروية.
لكن هذه المجالات ما تزال بحثية ولم تتحول إلى تطبيقات علاجية روتينية.
الميغراسومات والسرطان
هجرة الخلايا عنصر أساسي في انتشار الأورام إلى أجزاء أخرى من الجسم.
لهذا فإن أي تركيب يرتبط مباشرة بحركة الخلايا قد يكون ذا أهمية في دراسة السرطان.
تشير أبحاث متزايدة إلى احتمال مشاركة الميغراسومات في التواصل بين الخلايا السرطانية والأنسجة المحيطة بها وفي تعديل البيئة الدقيقة للورم.
Tumor Microenvironment
كما تتم دراسة احتمال تأثيرها في الهجرة الخلوية والالتهاب وتكوين الأوعية.
ومع ذلك فإن العلاقة بين الميغراسومات والسرطان ما تزال مجالًا بحثيًا ناشئًا، ولا يمكن اعتبارها حتى الآن هدفًا علاجيًا مثبتًا.
مصير الميغراسومات بعد انفصالها
بعد انفصال ألياف التراجع يمكن أن تبقى الميغراسومات في البيئة خارج الخلوية.
وقد تلتقطها خلايا مجاورة في بعض الحالات، مما يسمح بنقل محتوياتها إلى خلايا أخرى.
كما قد تتحلل أو تزال بواسطة آليات تنظيف الأنسجة.
لكن مصير الميغراسومات يختلف على الأرجح باختلاف نوع الخلية والنسيج والظروف الفسيولوجية.
ولا تزال هذه النقطة من الموضوعات المهمة التي يدرسها الباحثون.
هل توجد الميغراسومات داخل جسم الإنسان؟
تم رصد تراكيب متوافقة مع الميغراسومات في أنسجة ونماذج حيوية مختلفة، ولم يعد يُنظر إليها على أنها ظاهرة تقتصر على الخلايا المزروعة في المختبر.
إلا أن دراسة الميغراسومات في الأنسجة البشرية أكثر تعقيدًا من دراستها في الخلايا المزروعة.
ويرجع ذلك إلى صعوبة مراقبة الخلايا المهاجرة وألياف التراجع الدقيقة بصورة مباشرة داخل الأنسجة الحية.
لذلك لا يزال حجم الدور الذي تؤديه الميغراسومات في أعضاء الإنسان المختلفة موضوعًا نشطًا للبحث.
لماذا تعد الميغراسومات اكتشافًا مهمًا؟
غير اكتشاف الميغراسومات جزءًا من الفهم التقليدي لكيفية تواصل الخلايا مع بعضها وكيفية التخلص من بعض محتوياتها.
فالخلية المهاجرة لا تنتقل فقط من موقع إلى آخر، بل تستطيع أثناء حركتها ترك تراكيب غشائية تحتوي على معلومات وجزيئات وربما عضيات متضررة.
وهذا يعني أن مسار حركة الخلية نفسه يمكن أن يتحول إلى مسار لنقل الإشارات والمواد الحيوية.
كما ربط اكتشاف الميغراسومات بين عدة مجالات كانت تُدرس سابقًا بصورة منفصلة، مثل الهجرة الخلوية والتواصل بين الخلايا وتطور الأعضاء ومراقبة جودة الميتوكوندريا.
الأسئلة التي ما تزال دون إجابة
رغم مرور أكثر من عقد على اكتشاف الميغراسومات، ما تزال جوانب عديدة منها غير مفهومة بالكامل.
لا يزال من غير المعروف مدى اعتماد أنواع الخلايا المختلفة عليها، وكيف تختار الخلية المواد التي تدخل إليها، وما الذي يحدد مصيرها بعد انفصالها.
كما يجري البحث في دورها الحقيقي في الالتهاب والسرطان وأمراض القلب والجهاز العصبي.
ومن الأسئلة المهمة أيضًا ما إذا كان من الممكن استخدام الميغراسومات مستقبلًا كمؤشرات حيوية للأمراض أو استهدافها علاجيًا.
المصادر
Ma L, Li Y, Peng J, et al. Discovery of the migrasome, an organelle mediating release of cytoplasmic contents during cell migration. Cell Research. 2015;25:24–38.
الدراسة الأصلية في Cell Research
Huang Y, Zucker B, Zhang S, et al. Migrasome formation is mediated by assembly of micron-scale tetraspanin macrodomains. Nature Cell Biology. 2019;21:991–1002.
الدراسة في Nature Cell Biology
Jiang D, Jiang Z, Lu D, et al. Migrasomes provide regional cues for organ morphogenesis during zebrafish gastrulation. Nature Cell Biology. 2019;21:966–977.
الدراسة في Nature Cell Biology
Jiao H, Jiang D, Hu X, et al. Mitocytosis, a migrasome-mediated mitochondrial quality-control process. Cell. 2021;184:2896–2910.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق