دانشمندان بخش تحقیقات اسکریپتس از راز بیهوشی پرده برداشته و نشان داده‌اند که چگونه بیهوشی باعث می‌شود خوشه های لیپیدها در غشای سلولی از هم جدا شوند و فرایندهای پایین دست را که منجر به از دست دادن هوشیاری می‌شود ، شکل گیرند.
بیهوشی یکی از بزرگترین رازهای علوم عصبی است. متخصصان بهداشت و درمان، 150 سال است که روزانه از آن استفاده می کنند، اما مکانیسم مولکولی که توسط آن بیهوشی عمومی انجام می‌گردد نامشخص است.
اولین آزمایش موفقیت آمیز بیهوشی در سال 1846 در بیمارستان عمومی ماساچوست در بوستون انجام شد.
محققان بعدها اعلام كردند كه قدرت بیهوشی با حلالیت آنها در لیپیدها مرتبط است كه در غشای سلولهای بدن وجود دارند. این اعلام به “فرضیه لیپید” عمل بیهوشی عمومی منجر شد ، اما چگونگی ایجاد تغییر در چربی‌های غشایی که باعث بیهوشی می‌شود یک رمز و راز باقی مانده است.
در مطالعه‌ای که اخیراً انجام و در ژورنال PNAS چاپ شده است، دانشمندان واحد تحقیقات علوم اسکریپس در سن دیگو ، کالیفرنیا ، مکانیسم پشت بیهوشی عمومی را با جزئیات بی سابقه توصیف نموده‌اند.
این مکانیسم پیشنهادی مبتنی بر اختلال در خوشه های ناهمگن لیپیدها به نام ریف لیپیدی است که باعث باز شدن کانال های یونی شده و در نهایت مانع از شلیک نورون‌ها می‌شود.
یک راز پزشکی
محقق دکتر ریچارد لنر ، بنیانگذار واحد تحقیقات علوم اسکریپس ، بیهوشی را “نوه” اسرار پزشکی توصیف می‌کند.
وی می‌گوید: “وقتی من در دانشکده پزشکی در استنفورد بودم ، این مشکلی بود که میخواستم حل کنم. بیهوشی از اهمیت عملی برخوردار نبود و من نمی توانستم باور داشته باشم که نتوانیم بفهمیم چگونه این روش بیهوشی‌ها می‌توانند باعث شوند مردم سطح هوشیاری خود را از دست دهند. “
برای روشن کردن این راز ، دکتر لرنر و همکارانش ترکیبی از میکروسکوپ نانو ، مطالعات سلولی و آزمایش‌های موجود در مگس‌های میوه (Drosophila melanogaster) استفاده کردند.
مگس میوه دارای یک الگوی ارگانیسم شگفت آور و قدرتمند در علوم اعصاب است.
آنها ابتدا سلول ها را در معرض کلروفرم قرار می‌دهند ، این ماده بی حس کننده‌ای است که پزشکان به دلیل عوارض جانبی خطرناک، دیگر از آن استفاده نمی‌کنند. آنها با استفاده از میکروسکوپ قدرتمندی که قادر به تجسم مجتمع‌های بیولوژیکی کوچکتر از حد پراش نور است، مشاهده کردند که چه اتفاقی در حال افتادن است.
آنها دریافتند که کلروفرم سازماندهی خوشه‌های چربی در غشای سلولی را از توپ های بسته بندی شده منظم به ساختارهای بسیار بی نظم تغییر می‌دهد.
با این اتفاق ، خوشه لیپیدها و محتوای آن از جمله آنزیمی به نام PLD2 را نیز به هم ریختند. اعضای تیم آنزیم PLD2 را با یک ماده شیمیایی فلورسنت جداکرده تا بتوانند آن را از خوشه چربی اصلی دور کنند.
آنها دریافتند که این آنزیم به دنبال فعال سازی مولکول‌های موجود در دیگر خوشه های چربی ، از جمله کانال یونی پتاسیم به نام TREK1 می باشد. فعال شدن این کانال یونی اساساً سلولهای عصبی را “یخ زده” می‌کند، به طوری که آنها دیگر نمی‌توانند پتانسیل‌های عملیاتی را به حرکت درآورند و این منجر به از دست دادن هوشیاری می‌شود.
PLD2 مهم است ، اما همه چیز نیست
محققان برای اعتبارسنجی یافته‌های خود در مورد سلول ها، می‌خواستند همین روند را در حیوانات زنده مطالعه کنند. اینجا بود که مگس‌های میوه به کار گرفته شدند.
تیم تحقیقاتی از نظر ژنتیکی آنزیم اصلی، PLD2 را در بعضی از مگس‌ها حذف کردند. آنها دریافتند که مگس‌های بدون این آنزیم نسبت به کلروفرم مقاوم‌تر هستند و تقریباً تا دو برابر بیشتر به بی حسی و بی حس کننده نسبت به مگس‌های معمولی احتیاج داشتند تا آرام شوند.
این نشان می دهد که اگرچه PLD2 در ایجاد اثرات بیهوشی مهم است ، اما تنها مکانیسم بازی نیست.
دکتر هانسن می گوید: “ما فکر می کنیم که این یک یافته اساسی و بنیادی است ، اما کارهای بیشتری وجود دارد که باید انجام شود و این کار توسط بسیاری از افراد انجام خواهد گرفت.”
راه‌های جدید برای تحقیق
اگرچه تحقیقات بیشتری برای کشف نیاز است ، اما این یافته ها درها را به روی محققان باز کرده‌اند تا اجازه دهند اسرار بیشتری از راز بیهوشی درک کنند.
این گروه می گویند مکانیسم‌های مولکولی مشابه ممکن است نحوه خوابیدن را نیز توضیح دهند که این نیز رمز و راز اصلی دیگر علوم عصبی مدرن است. در واقع ، دکتر هانسن و لرن در حال حاضر مشغول تحقیق در مورد چگونگی دخالت چربی ها در تولید خواب هستند.
با این حال ، شاید بزرگترین سوال این است که چگونه این مکانیسم تکامل یافته است. بدیهی است ، این سیستم به منظور بیهوشی ایکه دانشمندان 175 سال پیش آن را انجام داده‌اند، تکامل نیافته است.
جستجو برای یافتن مولکول طبیعی که باعث فعال شدن این مسیر بیولوژیکی می‌شود ، ادامه دارد و کشف آن می‌تواند به سؤالات دیرینه پیرامون آگاهی و بسیاری از پیچیده‌ترین و ضعیف‌ترین کارکردهای مغز انسان پاسخ دهد.
بامد مرجع تخصصی تجهیزات پزشکی