الجينات المسئولة عن الدموع
مصر:إيهاب محمد زايد
إنك تشعر بالأشياء بعمق، سواء الأشياء التي تؤثر على الأشخاص من حولك أو الأشياء التي تؤثر عليك، على نفسك. قد يعبر الأشخاص الآخرون ذوو الحساسية العالية عن أنفسهم بشكل مختلف، بالغضب على سبيل المثال. وفي حالتي أبكي.”
فأنا أشبه أمي رحمة الله عليها وعلي أموات الناس فكانت تبكي أمام المسلسلات التلفازية بحرقة، وتدمع عينيها من الحكي. هل هذا يعني إنني ورثت هذا الطفل الباكي الذي يسكن جينات أمي. لا أنس أبدا إن صديقي قوي الشكيمة كان يبكي بصدق علي موت أستاذه وزميله في جنازة كبيرة له و المؤسس للأرز الهجين في مصر كنوع من الوفاء بلحظة صدق، كرر ذلك سابقا بموت أبيه رحمه الله.
يرى الباحث الأميركي توماس لوتز في كتابه “البكاء: تاريخ طبيعي وثقافي للدموع” أن الدموع “فائض من الشعور فوق التفكير” و هي أكبر دليل على حياتنا العاطفية. و لكن مفارقة الدموع العجيبة–بحسب لوتز– أنها الأكثر جوهرية و الأكثر اختفاءً، والأكثر وضوحًا والأكثر غموضًا في نفس الوقت.
و يصعب تحديد الخط الفاصل بين أنواع البكاء، فالبكاء ليس دائما صادقا، وعندما يكون صادقا لا يكون بالضرورة علامة على الحزن، بعض الدموع جيدة، والبعض الآخر، مثل “دموع التماسيح” ، يتم احتقارها، بعض الدموع تكرم الطبيعة البشرية، والبعض الآخر يحط من قدرها.
تعمل الدموع كمنفذ عاطفي وكعنصر من عناصر صحة العين. مثل أجزاء الجسم الأخرى، هناك أنواع مختلفة من الدموع متخصصة في وظائف مختلفة. الأساس العاطفي للدموع يتعلق بـ ANS. ولذلك فإن الدموع العاطفية تحتوي على أعلى مستويات الهرمونات والناقلات العصبية مقارنة بأنواع الدموع الأخرى.
تعتبر الدموع القاعدية والانعكاسية، إلى جانب الفيلم المسيل للدموع، مهمة لصحة العين. تحمي هذه الأنواع من الدموع العين من العدوى والأجسام الغريبة عن طريق البروتينات والجلوبيولين المناعي.
إن تحليل التركيزات البيوكيميائية لجميع الدموع يمكن أن يوفر للباحثين ومتخصصي الرعاية الصحية نظرة ثاقبة على الصحة البدنية والرفاهية العاطفية للأفراد. وعلى هذا النحو، فإنها توفر أيضًا أساسًا قويًا للأبحاث النفسية والبيولوجية.
تبرز مستشفي النيل للعيون بالقاهرة الدموع فتقول إن دموع الانسان معجزة ربانية في مصدرها أولا وفائدتها ثانيا فهذه الدمعة الصغيرة التي تراها تحتاج إلى أربع أنواع من الغدد كي تتكون وتحتوي على جزيئات كثيرة من مضادات حيوية وبروتينات ودهون وغيرها الكثير.
إنه عالم مثير في الدمعة الصغيرة. عندما تشعر برغبة في البكاء تقوم مجموعة من الأعصاب بتحفيز الغدد المسؤولة لزيادة إفرازها.في البداية يبدأ تشكل الدمع في الغدة الدمعية الرئيسية الموجودة في الجفن العلوي حيث يتشكل ما نسبته 90% من الدموع.
وتفرز الجزء السائل المائي من الدمع يساعدها في افرازه غدد (ولفرينغ) الخمسة المنتشرة في الجفنين العلوي والسفلي في ذات الوقت تفرز غدد أخرى (تدعى غدد ميبوميان)مادة دهنية في مزيج الدمع وغدد ميبوميان يقارب عددها 75 غدة في الجفنين العلوي والسفلي .
وأخيرا يأتي دور خلايا جوبلت التي تفرز المادة المخاطية من الدمع بدعم من غدد كروس البالغ عددها ما يقارب الخمسين ما يعني أنك تستهلك أكثر من مئة غدة كي تحصل على الدمع الغالي! ولكن هل يعني ذلك أن هذه الغدد لا تعمل إلا في حالة البكاء؟ في الحقيقة عينك تشكل طبقة من الدمع تغلفها مع كل رمشة أي اثنا عشر مرة في الدقيقة الواحدة! ذلك يعني أن جميع هذه الغدد تعمل بكد كي تحفظ عينك ما يقارب 17 ألف مرة كل يوم.
تتمثل الوظيفة الرئيسية للجهاز الأنفي الدمعي في الحيوانات البرية في الحفاظ على سطح العين من الجفاف. وهو يتألف من نظامين: الغدد الحجاجية وقنوات الإخراج/الصرف، ولكل منها مكونات متعددة. تؤدي الإفرازات الغدية الضعيفة أو تصريف الدموع إلى مجموعة من اضطرابات سطح العين، بما في ذلك مرض جفاف العين الأكثر شيوعًا، والذي بالكاد يتم فهم العوامل الوراثية الكامنة فيه.
القنوات الدمعية والقناة الدمعية الأنفية هي قنوات تصريف للدموع تفتح عند الظهارة الحجاجية والأنفية، وتوجد في العديد من رباعيات الأرجل. يمر السائل العيني عبر القرنية والملتحمة ويصرف إلى تجويف الأنف من خلال القنوات الدمعية والقناة الدمعية الأنفية تمتلك القناة الدمعية الأنفية أيضًا وظيفة امتصاصية لمواد السائل المسيل للدموع، والتي قد توفر إشارة تغذية مرتدة في إنتاج الدموع، وبالتالي ترتبط بمرض جفاف العين.
توجد اختلافات تطورية في قنوات الصرف على نطاق واسع بين الأنواع . يتشارك والقناة الدمعية الأنفية البشري والأرنبي في خصائص نسيجية متشابهة، لكنهما مختلفان في الأصل، حيث ينشأ الأول من الأخدود الدمعي الأديمي الظاهر والأخير من المنطقة تحت الجلد للجفن السفلي.
وهو يعتبر نموذجًا مناسبًا لدراسات القناة الدمعية البشرية. يُقترح أن يتطور الفأر والقناة الدمعية الأنفية بشكل مشابه لتلك الموجودة لدى البشر بناءً على دراسة المجهر الإلكتروني الماسح. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن علم التشريح وعلم الوراثة وعلم الأحياء التطوري للفأر والقناة الدمعية الأنفية.
يؤدي انسداد تصريف الدموع إلى حدوث مجموعة من اضطرابات سطح العين. حتى الآن، نادرًا ما تم استكشاف علم الوراثة الخاص بتطور القناة الدمعية وانسدادها، ولا توجد نماذج حيوانية ذات صلة. تشير الدراسة إلى أن تشوه القنوات الدمعية الناجم عن اضطراب الوخز 1 يكمن وراء الغضروف وفتح الجفن المبكر.
بدراسة التعبير الجيني في الغدد الدمعية البشرية في ولفرينغ فمن المفترض أن تساهم الغدد الدمعية الإضافية في إنتاج السائل المسيل للدموع، ولكن لا يُعرف سوى القليل عن وظيفتها. وقد كان الهدف من إحدي هذه الدراسات هو إجراء تحليل للتعبير الجيني بواسطة غدد ولفرينغ والذي من شأنها أن يوفر صورة أكثر اكتمالاً لوظيفة هذه الغدد.
تم عزل غدد ولفرينغ من الأجزاء المجمدة من الجفون البشرية عن طريق التشريح الدقيق بالليزر. تم استخراج الحمض النووي الريبي (RNA) من الخلايا وتهجينه إلى صفائف التعبير الجيني. تم تأكيد التعبير عن العديد من الجينات الرئيسية بواسطة الكيمياء المناعية.
من بين الجينات الـ 24 الأكثر تعبيرًا، كانت 9 منها ذات صلة مباشرة بالوظيفة الدمعية. وتشمل هذه الليزوزيم، واللاكتوفيرين، والليبوكالين المسيل للدموع، واللاكريتين. تم إثراء غدد ولفرينغ بالجينات المتعلقة بتخليق البروتين واستهدافه وإفرازه، وتم اكتشاف عدد كبير من الجينات للبروتينات ذات النشاط المضاد للميكروبات.
تم التعبير بكثرة عن القنوات الأيونية والناقلات والأنهيدراز الكربوني والأكوابورين. تم أيضًا التعبير عن جينات التحكم في الوظيفة الدمعية، بما في ذلك مستقبلات الكولين، والأدرينالية، والببتيد المعوي الفعال في الأوعية، والبيورينرجية، والأندروجين، والبرولاكتين في غدة ولفرينغ.
وتم الاستنتاج من هذه الدراسة تشير البيانات إلى أن وظيفة غدد ولفرينغ تشبه وظيفة الغدد الدمعية الرئيسية وتتوافق مع إفراز الشوارد والسوائل والبروتين تحت السيطرة العصبية والهرمونية. وبما أن هذه الغدد تفرز مباشرة على سطح العين، فإن موقعها قد يسمح بالاستجابة السريعة للمحفزات الخارجية ويجعلها في متناول الأدوية الموضعية بسهولة.
يتم إثراء الغدد البشرية في ولفرينغ ، المعزولة عن طريق التشريح الدقيق بالليزر، بالجينات اللازمة لتخليق البروتين وإفرازه. كما أنها تعبر عن العديد من الجينات الخاصة بإفراز الإلكتروليت والسوائل والتحكم في الوظيفة الدمعية، مما يشير إلى أن وظيفتها تشبه وظيفة الغدة الدمعية الرئيسية.
بروتينات العين
وعن بروتينات العين خرجت دراسة تقول الجلوبيولين المناعي IgA هو بروتين دمعي يُفرز بشكل أساسي ويكون معدل إفرازه مستقلاً عن معدل التدفق. أثناء النوم، تزيد مستويات الجلوبيولين المناعي مع استمرار إنتاج الجلوبيولين المناعي الإفرازي ومع انخفاض إفراز العنيبات
يتم إفراز الجلوبيولين المناعي IgA، وهو الجلوبولين المناعي الرئيسي في الدموع، على شكل خافت بواسطة خلايا البلازما في الفجوات بين الأسيني الدمعية. بعد ذلك يرتبط بمستقبل على الجانب القاعدي للخلايا العنيبية، ويتم نقله عبر الخلية وإفرازه في السائل المسيل للدموع.
الجلوبيولين المناعي هو بروتين دمعي يُفرز بشكل أساسي ويكون معدل إفرازه مستقلاً عن معدل التدفق. أثناء النوم، تزيد مستويات الجلوبيولين المناعي مع استمرار إنتاج الجلوبيولين المناعي الإفرازي ومع انخفاض إفراز العنيبات يلعب الجلوبيولين المناعي دورًا مهمًا في الدفاع عن سطح العين ضد العدوى الميكروبية عن طريق منع التصاق البكتيريا والفيروسات، وتعطيل السموم البكتيرية. توجد الجلوبيولينات المناعية الأخرى مثل IgG وIgM في الدموع بمستويات أقل بكثير.
في المقابل، ينشأ الليزوزيم واللاكتوفيرين والليبوكالين من الخلايا الأسينارية ويتطابق معدل إفرازها تقريبًا مع معدل التدفق. الليزوزيم هو بروتين محلل للجراثيم معروف وله القدرة على تحليل جدار الخلية للعديد من البكتيريا إيجابية الجرام.
يؤدي اللاكتوفيرين وظيفة مثبطة للجراثيم مهمة عن طريق ربط الحديد وجعله غير متاح لعملية التمثيل الغذائي البكتيري. كما أنه يعمل ككاسح للجذور الحرة، وبالتالي يقلل من تلف الخلايا الناتج عن الجذور الحرة.
الليبوكالينات هي عائلة من البروتينات المرتبطة بالدهون ولها ميل لمجموعة واسعة من الدهون، بما في ذلك الأحماض الدهنية والفوسفوليبيدات والكوليسترول.
لقد تم اقتراح أن الليبوكالينات الدهنية المسيلة للدموع تعمل كزبامات لمجموعة واسعة من دهون الميبوميان، والتي يمكن أن تتسرب إلى سطح القرنية وتسبب اضطرابًا في قابلية بللها. علاوة على ذلك، قد يعزز الليبوكالين قابلية ذوبان الدهون في السطح البيني المائي والدهني لتسهيل تكوين طبقة رقيقة من الدهون على سطح الفيلم المسيل للدموع.
و للتأكيد في دراسة التفريد (الرحلان الكهربائي) التطبيقات السريرية في موسوعة العلوم التحليلية (الطبعة الثانية)، 2005أظهر التحليل الكهربي ثنائي الأبعاد للبروتينات المسيلة للدموع، متبوعًا بالنشاف المناعي، أن المكونات الرئيسية هي اللاكتوفيرين، والليزوزيم، والألبومين، والإفراز IgA، وخمسة بروتينات خاصة بالدموع.
هناك اختلافات كبيرة في كميات اللاكتوفيرين ويختلف نوعان من البروتينات الخاصة بالدموع بين الجنسين. تظهر مقارنة الأنماط الكهربية ثنائية الأبعاد للبروتينات المسيلة للدموع من المرضى الذين يعانون من التهاب الملتحمة مع الأفراد الأصحاء انخفاضًا في مستويات IgA واللاكتوفيرين والبروتينات الخاصة بالدموع بينما تزداد شدة الألبومين. بالإضافة إلى ذلك، يوجد الهابتوغلوبين والـ IgG في عينات المرضى.
وعن التركيب الكيميائي الحيوي للفيلم المسيل للدموع يمكن وصف ذلك وفقًا لبروتيناته (البروتينات والببتيدات)، والدهون (الدهون)، والميوسين والجليكالوكسي، والمكونات الأخرى.ففي البروتين: تم تحديد ما يزيد عن 1000 بروتين، أو أجزاء من البروتينات، داخل الفيلم المسيل للدموع البشري.
محتوى البروتين الكلي للدموع (3.5 – 9.5 ملجم / مل) متشابه في الدموع القاعدية (غير المحفزة) والدموع المنعكسة (المحفزة) ولكن تركيز البروتينات يزيد بشكل ملحوظ (16-18 ملجم / مل) في حالة العين المغلقة.
يحتوي السائل المسيل للدموع على مجموعة واسعة من وسطاء الالتهابات المنظمين بإحكام، بما في ذلك المتممات، ومستقلبات حمض الأراكادونيك، ومجموعة من السيتوكينات) حدث نشاط البروتيناز من خلال البروتياز الجيلاتيني والكولاجيني داخل الفيلم المسيل للدموع، بما في ذلك المصفوفة ميتالوبروتيناز 9 (MMP-9)، والذي يتم تنظيمه بشكل أكبر في أمراض سطح العين الالتهابية، مثل مرض جفاف العين.
الدهون:
يحتوي ميبوم على استرات الشمع غير القطبية واسترات الكوليسترول وديستر وثلاثي الجلسرين مع نسبة أقل من الكوليسترول والأحماض الدهنية والدهون القطبية. تمثل الدهون القطبية ما يصل إلى 15٪ من إجمالي الدهون وتشمل هذه الدهون الفوسفورية والسيراميدات والسيريبروزيدات والحمض الدهني طويل السلسلة.
أصل الدهون القطبية تظل الدهون القطبية التي تتفاعل مع مكون الدموع المائي مثيرة للجدل مع التقارير التي تشير إلى مصدر مختلف عن غدد الميبوميان.
مكونات أخرى: تحتوي الدموع أيضًا على مكونات مضادة للأكسدة، والتي تحمي من الإجهاد التأكسدي وخلايا الدم البيضاء (كريات الدم البيضاء متعددة الأشكال النووية والعدلات). وتشمل المكونات الخارجية منتجات التجميل، وعوامل ترطيب العدسات اللاصقة، والأدوية الموضعية والمواد الحافظة الخاصة بها.
على الرغم من حقيقة أن العلاقة بين التعبير الجيني وتعدد الأشكال الجيني وإصابة العين بالامراض ليست مفهومة بشكل كامل تقريبًا، فإن البيانات الحالية تقدم حقائق جديدة مثيرة للاهتمام. قد تساعدنا الدراسات الإضافية في فهم الأهمية الفعلية للعوامل الوراثية والمسببات المرضية لأمراض العين، والتي قد تقودنا في النهاية إلى أساليب جديدة في الوقاية من هذه الإصابات وعلاجها.
لكن تحظى إنزيمات سطح العين باهتمام كبير نظرًا لقدرتها على تطوير أدوية عينية جديدة. تهدف أولاً إلى تعريف وتصنيف إنزيمات نظام التشغيل لوصف العمليات والمسارات البيولوجية الرئيسية التي تشارك في الحفاظ على التوازن. ثانيا، تهدف إلى مقارنة الملامح الأنزيمية بين طريقتين لجمع المسيل للدموع الأكثر شيوعا، والأنابيب الشعرية وشرائط شيرمر.
تم اكتشاف المزيد من الإنزيمات على وجه التحديد في البروتين المستخرج من ScS شرائط شيرمر ترتبط المسارات الرئيسية التي تشارك فيها الإنزيمات المحددة بجهاز المناعة واستقلاب البروتين والكربوهيدرات والدهون.
تشكل العمليات الأيضية للنيوكليوسيدات والأميدات الخلوية والسكريات ومركبات الكبريت أكثر العمليات البيولوجية ثراءً. إن معرفة هذه الجزيئات شديدة التأثر بالتلاعب الدوائي قد تساعد في التنبؤ بعملية التمثيل الغذائي لأدوية العيون وتطوير استراتيجيات عقاقير أولية جديدة بالإضافة إلى أنظمة جديدة لتوصيل الأدوية.
إن الجمع بين هذه المعرفة الواسعة بأنزيمات نظام التشغيل مع الأساليب والتقنيات التحليلية الجديدة قد يخلق آفاقًا جديدة لفهم عملية التمثيل الغذائي للمستحضرات الصيدلانية العينية والتنبؤ بها ومعالجتها. تشير دراستنا إلى بيانات أساسية جديدة عن إنزيمات نظام التشغيل مع مقارنة ملفات تعريف الإنزيم التي تم الحصول عليها عبر الطريقتين الأكثر شيوعًا لجمع الدموع والأنابيب الشعرية وشرائط شيرمر.
إن الدموع في الصحة والمرض لكنها مازالت سر كبير في تنغصات الحياة من ظروف قاسية أو مرض الجسم في حد ذاتة تشكل عالم غامض وكبير من الغموض لمعرفة الأسباب الجزيئية في كلا الحالات والجينات المسئولة عنها. بانهاية للدموع مجموعة واسعة من الوظائف المهمة لصحة العين والتنظيم العاطفي. يحتوي كل نوع من التمزقات على بنية كيميائية حيوية مختلفة قليلاً ومحتوى مخصص لاحتياجاتهم الخاصة.
