ما هي حركة الخلية؟

مفهوم حركة الخلية:

حركة الخلية هي عملية معقدة وديناميكية تسبب تغيرات في مورفولوجيا الخلية، عن طريق إعادة تنظيم الهيكل الخلوي للأكتين وتعديل التصاقات الخلية؛ من أجل الهجرة الاتجاهية للخلايا، إذ يجب أن تتلقى الخلايا باستمرار الإشارات البيئية المستقطبة وتنقل الإشارات المستقطبة داخل الخلايا من اتجاه ثابت والذي يوجه نتوء الحافة الأمامية.

يُعد التنظيم الديناميكي للتنشيط الدوري وتعطيل بروتينات G الصغيرة لعائلة Rho نتيجة للتداخل بين مسارات إشارات بروتين G الصغيرة مهمًا بشكل خاص؛ لتشكيل وتفكيك الهياكل الرائدة، ومع ذلك فإن الآليات التنظيمية للاتجاه وديناميكيات بروتين G الصغيرة لم يتم فهمها بالكامل.

في الآونة الأخيرة وجد أن النكتين وهو جزيء الالتصاق الخلوي الشبيه بالجلوبيولين المناعي متورط في مجموعة متنوعة من الأحداث الخلوية الأساسية بما في ذلك التصاق الخلية والتكاثر والحركة والقطبية والبروتينات ذات الصلة مثل: جزيء يشبه النكتين 5 و ينظم (afadin) الاتجاهية وديناميات بروتين G الصغيرة أثناء حركة الخلية الاتجاهية.

تتضمن حركة الخلية الحركة الخلوية التي تغطي الحركة الخلوية والآلية الكامنة وراء ذلك، حيث أن حركة الخلية هي ظاهرة معقدة مدفوعة بشكل أساسي بشبكة الأكتين الموجودة أسفل غشاء الخلية ويمكن تقسيمها إلى ثلاثة مكونات عامة: بروز الحافة الأمامية للخلية والتصاق الحافة الأمامية والالتصاق في جسم الخلية والمؤخرة و تقلص الهيكل الخلوي لسحب الخلية للأمام.

كل خطوة من هذه الخطوات مدفوعة بالقوى الفيزيائية الناتجة عن أجزاء فريدة من الهيكل الخلوي، وهناك أنواع مختلفة من حركات الخلايا مثل الحركة الأميبية، الهدبية، الحركة الانزلاقية، السوط، الانجذاب الميكانيكي، الانجذاب الكيميائي وما إلى ذلك.

تنظيم الوظائف الخلوية:

حركة الخلية والتكاثر والالتصاق والتمايز والبقاء هي وظائف خلوية أساسية في الكائنات متعددة الخلايا، حيث تلعب جزيئات الالتصاق الخلوي (CAMs) بما في ذلك الإنتجرين والكاديرين ومستقبلات عامل النمو مثل: مستقبلات عامل النمو المشتق من الصفائح الدموية أدوارًا محورية في هذه الوظائف الخلوية.

بالإضافة إلى هذه الـ CAMs ومستقبلات عامل النمو المترجمة على سطح الخلايا، فإن عددًا من جزيئات الإشارات داخل الخلايا والتي يتم التحكم فيها بشكل إيجابي وسلبي من خلال المنبهات خارج الخلية من خلال هذه CAMs والمستقبلات، تشارك أيضًا في تنظيم الوظائف الخلوية.

يتم تنظيم أدوار CAMs والمستقبلات والإشارات داخل الخلايا ذات الصلة بشكل متبادل للحفاظ على الوظائف الخلوية، وبالتالي فهي ضرورية ليس فقط للعيش في الخلايا ولكن أيضًا الكائنات متعددة الخلايا، إذ يؤدي تعطيل الوظائف المنظمة لـ CAM والمستقبلات إلى خلل في الوظائف الخلوية وقد يؤدي إلى اضطرابات مرضية بل وأكثر خطورة على الحياة لدى الأفراد.

من ناحية أخرى يرتبط تمايز الخلايا والبقاء على قيد الحياة ارتباطًا مباشرًا بمصير الخلية، ومن المعروف أن هذه الظواهر تنظمها إشارات عامل النمو ومع ذلك، فقد ثبت أن الإنتجرين يشارك أيضًا في تمايز بعض الأنسجة مثل البشرة، علاوة على ذلك لا غنى عن التصاق الخلية بالطبقة التحتية لبقاء الخلايا، وبالتالي يؤدي فقدان مصفوفة الخلية أو التصاق الخلية بالخلية إلى موت الخلية عن طريق موت الخلايا المبرمج أو (anoikis) وبالتالي، يرتبط تمايز الخلايا والبقاء على قيد الحياة أيضًا بالعلاقة بين عوامل النمو و (CAMs).

تتحرك الخلايا الطبيعية المستنبتة وتتكاثر حتى تصبح ملتصقة وتشكل تقاطعات بين الخلايا، وبعد إنشاء التقاطعات بين الخلايا يقومون بإيقاف حركة الخلايا وتكاثرها، حيث تم تحديد هذه الظاهرة منذ أكثر من نصف قرن على أنها تثبيط التلامس لحركة الخلايا وتكاثرها، وفي المقابل تستمر الخلايا المحولة بشكل غير طبيعي في التحرك والتكاثر حتى بعد أن تتلامس مع بعضها البعض وبالتالي يتم تعطيل تثبيط التلامس للخلايا المحولة مما يؤدي إلى تعزيز غزوها في الأنسجة المجاورة ورم خبيث للأعضاء الأخرى.

على الرغم من أن CAMs والمستقبلات تعمل بشكل أساسي في حركة الخلايا وتكاثرها وقد تمت دراسة مساهماتها في حركة الخلايا وانتشارها على نطاق واسع لفترة طويلة، فإن الآلية الجزيئية لتثبيط التلامس لحركة الخلية والانتشار لم يتم توضيحه بشكل جيد حتى الآن.

حركة الخلايا الوسيطة:

هي عملية منسقة بدأت عن طريق تمديد نتوءات الغشاء عند الحافة الأمامية للخلية، والتي ترتبط بالمصفوفة خارج الخلية عن طريق التصاق قوي بإنتجرين متبوعًا بانكماش النهاية الخلفية والانفصال اللاحق عن المصفوفة خارج الخلية، مثل الخلايا اللحمية المتوسطة، فإن حركة ناقضات العظم محدودة أيضًا بالالتصاق القوي بوساطة الإنتجرين بالمصفوفة خارج الخلية.

تقترن (Integrins) ديناميكيًا بشبكة الأكتين عبر بروتينات المحول داخل الخلايا على سبيل المثال (Talins ،Kindlins) التي تربط ذيل بيتا إنتيجرين السيتوبلازمي وتجنيد بروتينات الهيكل الخلوي والإشارة المشاركة في النقل الميكانيكي، حيث إن الإنتجرين(αVβ3 )المتغاير هو أحد أكثر الإنتجرينات التي يتم التعبير عنها بكثرة في ناقضات العظم الناضجة ويتوسط الالتصاق بشق أرجينين-جليسين-أسبارتيك (RGD) في بروتينات المصفوفة خارج الخلية، لإغلاق الثغرة الامتصاصية بحيث يؤدي النقص الدوائي أو الوراثي في (​​Itgb3) إلى تقليل ارتشاف العظام وزيادة كتلة العظام.

ومن المثير للاهتمام أن الفئران التي تعاني من نقص وراثي في ​​تعبير تالين في ناقضات العظم الناضجة طورت نمطًا ظاهريًا مشابهًا لتلك التي شوهدت في الفئران التي تعاني من نقص في(Itgb3)، مما يشير إلى أن (αVβ3) ربما يكون العامل المغاير الوحيد لإنتجرين في ناقضات العظم.

كما أن تمايز ناقضات العظم في الفئران التي تحتوي على (Itgb3) قد زاد بمقدار 3.5 ضعفًا في الجسم الحي، مما يشير إلى أن الأحداث المهاجرة الضرورية لتفاعل سلائف ناقضة العظم واندماج الخلية (وتحديد موضعها على سطح العظم) يمكن أن تحدث في غياب β3 بوساطة إنتيجرين التصاق، وعلى الرغم من أنه من الممكن أن تعوض مغايرات الإنتجرين الأخرى عن نقص 3 (بشكل أكثر بروزًا β1 و β2 إنتغرينات)، فإن حقيقة أن سلائف ناقضات العظم الناقصة في (Talin1) يمكن أن تتمايز في الجسم الحي، كما تم وضعها بشكل صحيح على أسطح العظام، وهناك تجادل ضد هذا الاحتمال، علاوة على ذلك فإنه يثير احتمال أن تكون هجرة طليعة ناقضات العظم نحو أسطح العظام، والحركة العشوائية التي تمكن من التفاعلات الخلوية والاندماج مستقلة عن الالتصاق بوساطة إنتيجرين.

بروتين الحركة:

يمكن أن تشتمل حركة الفيروسات من خلية إلى خلية على بروتين حركة مشفر للفيروس يتفاعل مع (plasmodesmata) لزيادة حد استبعاد الحجم، كما يمكن أن يتداخل التعبير عن بروتين الحركة غير المتوافق أو المعيب مع حركة الفيروس، بحيث أن نباتات التبغ التي تم تحويلها بجين بروتين معيب لحركة (TMV) أو بجين بروتين متحرك من(BMV)، وهو فيروس لا يمكنه التحرك داخل التبغ يكون مقاومًا لـ (TMV).

وبالمثل عبر عن بروتينات الحركة المعدلة لـ(PLRV) في البطاطس ولاحظ مقاومة واسعة النطاق لـ(PLRV، PVX ،PVY) غير المرتبطين، قد تكون المقاومة واسعة النطاق التي يسببها التلاعب بالبروتين الحركي نتيجة لبروتينات الحركة المعيبة أو غير المتجانسة التي تتنافس مع بروتينات الحركة الوظيفية لعدد محدود من المواقع المستهدفة داخل البيانات الوصفية.

حركة الخلايا الجماعية:

تكون معظم حركة الخلايا الكيراتينية جماعية وليست فردية، حيث أن الخلايا الظهارية مرتبطة جيدًا ببعضها البعض بواسطة هياكل التصاق الخلية الخلوية، إذ يمكن تحفيز الهجرة الجماعية عن طريق تعطيل الصفيحة الظهارية أحادية الطبقة المتكدسة بخدش لإزالة شريط من الخلايا.

هذا يحفز الخلايا الموجودة على حافة الخدش على الهجرة وإغلاق الفجوة على مدى فترة من الزمن ومحاكاة هجرة الخلايا أثناء التئام الجروح في الجسم الحي، حيث تعتبر فحوصات “جرح الخدش” مفيدة لفحص تنشيط خلايا البشرة والهجرة دون مضاعفات الاستجابات الجلدية، كما يمكن توسيع نطاق الفحص باستخدام أداة(WoundMaker Tool 96) بئر المتاحة تجاريًا مع تنسيق 96 جيدًا من أطراف (PTFE pin).

يمكن بعد ذلك تتبع الصفيحة 96 المخدوشة بواسطة تصوير الخلايا الحية المتناقضة لمرحلة (IncuCyte) لقياس إغلاق الجرح التدريجي في كل بئر بمرور الوقت، وتم استخدام تجارب جرح الخدش لمقارنة معدلات هجرة الخلايا بين عدة خطوط خلوية متحولة والخلايا الكيراتينية من النوع البري المقابلة لها تم العثور على إغلاق الجرح الخدش ليكون أسرع باستمرار في خلايا EBS منه في الخلايا الكيراتينية من النوع البري.

يتم زرع 20000 خلية على كل بئر من لوحة (Essen ImageLock 96-well)، حيث نمت حتى يومين بعد التقارب، بحيث يجب أن تكون حالة التقاء موحدة، لأنها تؤثر على استجابة الجرح من خلال نضوج الديسموسومات بعد التقاء، ثم يتم خدش الآبار المتكدسة (من خلال وسط الثقافة) باستخدام أداة (WoundMaker) من 96 بئر، والتي تزيل الخلايا بلطف من الطبقة الأحادية المتكدسة باستخدام صفيف 96 من أطراف دبوس PTFE، إذ يتم بعد ذلك غسل الخلايا مرتين باستخدام وسط استزراع معقم ويتم وضع اللوحة داخل نظام تصوير (IncuCyte)؛ لتصوير جروح الخدش على النقيض من الطور، ويتم جمع صور الجروح كل ساعة لمدة 26 ساعة، حيث سيعتمد معدل إغلاق الجرح على خط الخلية المستخدم.