لاحظ معظم الذين وصلوا إلى منتصف العمر تباطؤ وظائف الذاكرة والإدراك، ولا يملك العلماء تحليلًا واضحًا للتغيرات الجزيئية المسببة لهما التي تحدث في الدماغ.

حددت دراسة حديثة أجريت على الفئران أن التغيرات الأكثر وضوحًا تحدث في المادة البيضاء، التي تعد نوعًا من أنسجة الجهاز العصبي والتي تعتبر جزءً لا يتجزأ من نقل الإشارات عبر الدماغ.

اختبرت الدراسة أيضًا علاج تقييد السعرات الحرارية وحقن البلازما من الفئران الصغيرة، وكلاهما يؤثران في مناطق معينة من الدماغ، حيث يبدو أن البلازما تبطئ الضعف المعرفي المرتبط بتقدم العمر.

تقدم النتائج نظرة ثاقبة عن الضعف المعرفي للشيخوخة الطبيعية، وكذلك الطريقة التي تساهم بها الشيخوخة في تطور بعض الأمراض التنكسية العصبية، مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون والتصلب المتعدد.

في العديد من الأمراض التنكسية العصبية، تكون مناطق معينة من الدماغ أكثر عرضة للتلف، ولكن العلماء لا يعرفون السبب بالتحديد.

قال توني ويس كوراي، الحاصل على الدكتوراه والأستاذ الجامعي لطب الجهاز العصبي وعلوم الأعصاب الذي قاد الدراسة التي اختبرت التعبير الجيني في مناطق مختلفة من دماغ الفأر أثناء نضجه: “أعتقد أن هذه الدراسة توضح ذلك الضعف الغامض إلى حد ما في مناطق الدماغ”.

ويس كوراي شاغل منصب دي أتش شين بروفسور في جامعة ستانفورد للطب ومدير مبادرة فيل وبيني نايت لمرونة الدماغ في معهد وو تساي لعلوم الأعصاب بجامعة ستانفورد، هو المؤلف الأول لورقة علمية تصف البحث، بينما أوليفر هان، زميل ما بعد الدكتوراه سابقًا في مختبر ويس كوراي، وباحث رئيسي حاليًا في شركة كاليكو لايف ساينسز هو المؤلف الرئيسي للورقة. نُشرت الورقة في 16 أغسطس في صحيفة سيل.

جينات مختلفة في مناطق مختلفة

جمع فريق البحث عدة عينات من 15 منطقة في نصفي الدماغ لعدد 59 فأرًا من كلا الجنسين تتراوح أعمارهم بين 3 و27 شهرًا. لقد حددوا وصنفوا أفضل الجينات التي تعبر عنها الخلايا الموجودة في كل منطقة من مناطق الدماغ وحددوا 82 جينًا يتم العثور عليها على نحو متكرر متفاوتة في التركيز في أكثر من 10 مناطق.

استخدم الفريق هذه الجينات لتطوير معايير الشيخوخة الشائعة، وتقييم كيفية تغير نشاط الجين في مناطق مختلفة من الدماغ مع تقدم العمر.

وجد الباحثون أن المادة البيضاء التي توجد في أعماق الدماغ والتي تحتوي على ألياف عصبية محمية بالميالين الأبيض، قد أظهرت أوائل التغيرات وأكثرها وضوحًا في التعبير الجيني للفئران التي يتراوح عمرها بين 12 و 18 شهرًا. وفقًا لـويس كوراي، فإن عمر هذه الفئران مقارب لعمر الإنسان في الخمسينيات.

قال ويس كوراي: “لا يمكننا الجزم قطعًا وقول أننا نعلم كيف تؤثر تغيرات التعبير الجيني في المادة البيضاء على الذاكرة والإدراك، حيث إن ذلك سيتطلب المزيد من التلاعب الجيني وبذل الجهد في علم الأحياء العصبية، ولكننا نعلم أن المادة البيضاء هي نقطة الوصل التي تربط مناطق الدماغ المختلفة ببعضها البعض”.

أظهرت نتيجة البحث السابق أن الشيخوخة تحدث تغييرًا في نمط التعبير الجيني المعتاد في الدماغ، حيث إنها تحفز الجينات المسؤولة عن الاستجابة المناعية والالتهاب، وتضعف الجينات المسؤولة عن تصنيع مادة البروتين والكولاجين. تؤثر جينات الاستجابة المناعية والالتهاب على سلامة طبقة المايلين التي تكمن أهميتها في عزل الأعصاب المسؤولة عن نقل الإشارات عبر الدماغ.

قال هان: “لطالما كانت المادة البيضاء منطقة مهمشة إلى حد ما في الأبحاث المتعلقة بالشيخوخة والتي تركز عادةً على مناطق الخلايا العصبية الكثيفة كالقشرة والحصين. وحقيقة ظهور المادة البيضاء في بياناتنا كمنطقة ضعف محددة للشيخوخة تفتح الأبواب لفرضيات جديدة ومثيرة للاهتمام”.

اختبار التدخلات

يمكن أن تكون التدخلات لإبطاء التغير الجيني الذي يؤدي إلى الضعف في مناطق معينة من الدماغ مفيدة في معالجة الأمراض التنكسية العصبية وكذلك الضعف الطبيعي المرتبط بالشيخوخة.

 اختبر الفريق خلال الدراسة تدخلان -تقييد السعرات الحرارية وحقن البلازما من الفئران الصغيرة- لتقييم ما إذا كانا يمنعان التغيرات الخاصة بالمنطقة في التعبير الجيني. بدأ كل تدخل عندما بلغت الفئران 19 شهرًا واستمرت العملية مدة 4 أسابيع.

وجد الباحثون أن التدخل الغذائي حفز الجينات المرتبطة بإيقاعات الساعة البيولوجية، بينما أدى تدخل البلازما إلى تحفيز الجينات المرتبطة في تمايز الخلايا الجذعية والنضج العصبي الذي أدى إلى انعكاس انتقائي للتعبير الجيني المرتبط بالعمر.

قال هان: “يظهر لنا أن التدخلات تعمل في مناطق مختلفة جدًا في الدماغ وتحفز تأثيرات مختلفة على نحو لافت للنظر. ويشير هذا إلى أن هناك مناطق ومسارات متعددة في الدماغ لديها القدرة على تحسين الأداء المعرفي في سن الشيخوخة”.

فحص الفريق أيضًا التغيرات المرتبطة بالعمر في الجينات المرتبطة بثلاثة أمراض تنكسية عصبية -مرض الزهايمر ومرض باركنسون والتصلب المتعدد- والتي تؤثر عادةً على مناطق معينة من الدماغ. تغير توزيع التعبير لكل جين في الحيوانات الأكبر سنًا وحدث في مناطق الدماغ التي لا ترتبط عادةً بحالة تنكسية عصبية معينة. يمكن أن تقدم هذه النتيجة نظرة ثاقبة على العدد الهائل من المرضى الذين يعانون من أمراض تنكسية عصبية دون وجود صلة جينية واضحة.

يمكن أن توفر الدراسة أيضًا فرصًا جديدة لاستكشاف العلاجات والتدخلات باستخدام بيانات التعبير الجيني للتركيز على مجموعات الخلايا المعرضة للشيخوخة. يمكن أن تستكشف الدراسات المستقبلية كيف يؤدي التعبير الجيني إلى تغييرات وظيفية في نشاط الخلايا العصبية وبنيتها.

يهدف ويس كوراي وزملاؤه في مبادرة نايت لمرونة الدماغ إلى التوسع في هذا العمل من خلال بناء فقرات عنقية جينية مماثلة للشيخوخة في الدماغ البشري.

أوضح ويس كوراي: “قد لا تنطبق كل التغيرات الجينية الفردية التي لوحظت على الفأر تمامًا على البشر، ولكننا نعتقد أن ضعف المادة البيضاء للوقاية من الشيخوخة قد ينطبق”.

المصدر: https://medicalxpress.com

ترجمة: غادة الحربي

مراجعة وتدقيق: زينب محمد