بينما تجلس هنا تقرأ هذا المقال ، تعمل خلاياك بعيدًا في جسمك وتؤدي جميع التفاعلات الكيميائية الحيوية المتنوعة اللازمة للاستمرار في العمل. ومع تقدمهم في العمل ، تتراكم عليهم الطفرات ، ويقاومون السموم البيئية ، ويبذلون قصارى جهدهم لامتصاص العناصر الغذائية من نظام غذائي غير مثالي.
مع مرور الوقت ، تبدأ خلايانا بالضعف. لم يعد جنودنا وعمالنا وحماتنا البيولوجيين الجاهزين يومًا ما كما كانوا عليه من قبل. نحن نتقدم في السن ... باستمرار. هذه الحقيقة المقبولة عالميًا تعتبر الآن عقبة مؤقتة من قبل بعض الباحثين المتفائلين بسبب الاكتشافات الحديثة التي لديها مجال طول العمر الذي يعج بالحديث عن الخلود.
قد تسأل لماذا التحول المفاجئ؟ حسنًا ، في الحقيقة ، البحث عن الخلود ليس بدعة جديدة. لقد وُجدت طلبات البحث عن ينبوع الشباب والإكسير للحياة الأبدية منذ فجر البشرية نفسها. ومع ذلك ، فقد أسفرت التجارب الحديثة في مجال طول العمر عن ملاحظات جديدة مثيرة للاهتمام تجعلنا نتساءل عما إذا كانت الشيخوخة حتمية حقًا ، أو ما إذا كانت مجرد مرض آخر بعلاج ينتظر اكتشافنا.
في الأقسام أدناه ، سأناقش ثلاث تجارب رئيسية من العقدين الماضيين والتي طورت بشكل كبير مجال طول العمر و تمتد الصحة ابحاث. توضح هذه الدراسات أنه في حالة وجود مثل هذا الطريق إلى الخلود ، فإنه لا يكمن في نافورة خفية أو جرعة سحرية ، بل يكمن في فهم العالم الخفي داخل خلايانا وأنسجتنا.
دراسات التعايش
السمة المميزة للشباب هي قدرة الجسد الخلايا السلفية لاستبدال الخلايا القديمة أو التالفة بخلايا جديدة. مع تقدمنا في العمر ، تتلاشى هذه القدرة ولم نعد قادرين على تجديد أنسجتنا بخلايا جديدة بنفس الكفاءة. هذا يؤدي إلى مشاكل مثل ضمور العضلات وتدهور وظائف الأعضاء. في عام 2005 ، نشر الباحث في جامعة ستانفورد الدكتور توماس راندو وزملاؤه ورقة بحثية عن آثار التقدم في العمر على قدرة الخلايا الساتلية ، وهي نوع من العضلات. خلية سلفية، للتكاثر والتجدد. (كونبوي وآخرون ، 2005). أظهرت الدراسات السابقة التي أجراها هذا المعمل أن انخفاض قدرة الخلايا الساتلية القديمة على توليد خلايا جديدة (المعروف أيضًا باسم "القدرة على التجدد") لم يكن بسبب التغيرات الداخلية داخل الخلية ، بل بسبب نقص الإشارات الخارجية لتفعيل التجديد من البيئة (كونبوي وآخرون ، 2003). بعبارة أخرى ، لم يكن هناك شيء خاطئ في الخلية نفسها ، بل بيئتها التي تسبب في توقفها عن التجدد.
نظام الدورة الدموية هو نظام توصيل المغذيات الذي يساعد على تشكيل بيئة الخلية. يقوم بذلك عن طريق تزويد الخلية بالمواد التي تحتاجها لتعمل. في عام 2005 ، تساءل مختبر راندو عما إذا كان استبدال نظام الدورة الدموية لكائن مسن بجهاز لحيوان أصغر سنًا يمكن أن يعيد التنشيط و تكاثر من الخلايا الساتلية القديمة. للتحقيق في هذا السؤال ، قام باحثو مختبر راندو جراحياً بربط أجهزة الدورة الدموية لفأر صغير وكبير في إجراء يسمى parabiosis. بعد مزامنة أنظمة الدورة الدموية في الفئران ، كانت الخلايا الساتلية من الفئران المسنة أكثر قدرة على توليد خلايا جديدة تظهر قدرة تجديد مماثلة لتلك الموجودة في الخلايا الساتلية في الفئران الصغيرة. كما وثقت دراسة إضافية تأثير التعايش على إطالة العمر. في هذه الدراسة ، تم ربط الفئران عن طريق التعايش لمدة ثلاثة أشهر فقط قبل فصلها. أدى التعرض لنظام الدورة الدموية الأكثر شبابًا إلى زيادة طول عمر الفئران من 125 إلى 130 أسبوعًا ، مما أدى بشكل عام إلى زيادة بنسبة 5٪ في العمر الافتراضي (Zhang et al. ، 2021).
تجديد السائل الدماغي الشوكي
في حين أن دراسات التعايش كانت خطوة مثيرة إلى الأمام ، فإن آثارها اقتصرت على الأنسجة التي يمكن الوصول إليها بشكل أكبر في الدورة الدموية. ال الجهاز العصبي المركزي (CNS) ، من ناحية أخرى ، ليس من السهل الوصول إليه. الجهاز العصبي المركزي محمي بواسطة حاجز الدم في الدماغ، وهو نظام من الخلايا الظهارية المرتبطة بإحكام والتي تحمي نظامنا العصبي من البكتيريا والفيروسات التي قد تكون ضارة والتي تنتشر في دمائنا. مع تقدم الخلايا في الجهاز العصبي المركزي لدينا ، أصبحنا أكثر عرضة للإصابة بأمراض التنكس العصبي مثل مرض الزهايمر و مرض باركنسون. لذلك ، فإن إيجاد طريقة لتجديد خلايا الجهاز العصبي المركزي مهم للغاية أيضًا للصحة وطول العمر.
لمعالجة هذا القلق ، قام الباحثان في جامعة ستانفورد ، الدكتور تال إيرام والدكتور توني ويس-كوراي بالتحقيق فيما إذا كان تجديد البيئة الخلوية يمكن أن يكون له تأثيرات مماثلة لمكافحة الشيخوخة في الجهاز العصبي المركزي كما هو موضح في الأنسجة الأخرى. بدلاً من ربط أجهزة الدورة الدموية للفئران الكبيرة والصغيرة (مما يسمح بتبادل الدم والبلازما) ، قاموا بنقل السائل النخاعي - وهو إجراء استبدل السائل الشوكي الدماغي (CSF) من الفئران القديمة مع الفئران الصغيرة.
في دراستهم ، أظهر الدكتور Wyss-Coray والدكتور Iram أن غرس السائل النخاعي الصغير (من الفئران والبشر) في الجهاز البطيني للفئران المسنة يحسن الوظائف الرئيسية في خلايا الجهاز العصبي المركزي للحيوانات المسنة. على وجه التحديد ، زاد نقل السائل النخاعي من الانتشار و التفاضل من الخلايا السلفية قليلة التغصن (OPC). OPCs هي الخلايا التي تؤدي إلى ظهور Oligodendrocytes الناضج ، وهو نوع من الخلايا الدبقية في الدماغ مسؤولة عن التفاف الخلايا العصبية لدينا في مادة موصلة دهنية تسمى المايلين التي تساعد في الاتصال العصبي.
مع تقدمنا في العمر ، حجم المادة البيضاء (النسيج في أدمغتنا المكون من الخلايا العصبية النخاعية) يتناقص ، مما يؤثر سلبًا على الوظيفة الإدراكية. لذلك ، فإن أحد النتائج التي توصل إليها الدكتور Wyss-Coray والدكتور Iram هو أن استعادة OPCs يمكن أن يقاوم فقدان المادة البيضاء ويمنع التدهور المعرفي مع تقدمنا في العمر. ومن المثير للاهتمام ، أن دراسة أخرى من مختبر Wyss-Coray في عام 2014 أظهرت آثارًا إيجابية على الوظيفة الإدراكية و اللدونة متشابك في الفئران الأكبر سنًا بعد خضوعها لجراحة داء البارابوسيس (Villeda et al. ، 2014).
كانت دراسات التعايش التعايش مع السائل الدماغي النخاعي ودراسات نقل السائل الدماغي النخاعي أساسية في إثبات أهمية بيئة الخلية لوظائفها والشيخوخة البيولوجية ، لكنها لم تجب على السؤال المهم التالي: إذا علمنا أن هناك شيئًا ما خطأ في البيئة ، فما هو الخطأ فيه تحديدًا؟ ستمكننا الإجابة على هذا السؤال من تطوير علاجات لتغيير بيئة خلايانا مما يسمح لها بالعودة إلى ذواتها الأكثر شبابًا.
ساعة هورفاث
أظهرت دراسات Wyss-Coray و Rando لنا أن ما يحدث خارج خلايانا مهم - ولكن ماذا عن ما يحدث بالداخل؟ إذا كنا سنغوص في خلايانا بعد غشاء البلازما ، بعد العصارة الخلوية ، وفي النواة - مركز قيادة الخلية - فسنجد الحمض النووي الخاص بنا. يمكن اعتبار الحمض النووي على أنه مجموعة التعليمات التي تستخدمها خلايانا للعمل. بالإضافة إلى ذلك ، يحتوي حمضنا النووي على ما يسمى الإبيجينوم ، وهو نمط من العلامات التي توضع فوق جيناتنا وتنظم مكان وزمان التعبير عنها في الخلية. مع تقدمنا في العمر ، فإن الأنماط اللاجينية مثل مثيلة الحمض النووي تؤثر جينة التعبير. في بعض الحالات ، يمكن أن يتسبب تراكم أو فقد أنماط معينة من مثيلة الحمض النووي في قمع الجينات المرتبطة بطول العمر (Salas-Pérez et al. ، 2019). هذا يضعف وظيفة الخلية ويجعلنا في النهاية نشعر ونشعر ونتصرف أكبر سناً. في عام 2011 ، وصف الدكتور ستيف هورفاث ، الباحث في علم الوراثة البشرية والإحصاء الحيوي في جامعة كاليفورنيا ، ارتباط بين أنماط مثيلة الحمض النووي والشيخوخة ، مما يخلق معيارًا كيميائيًا حيويًا جديدًا للصحة الخلوية يشير إليه الباحثون الآن باسم الساعة اللاجينية (Blocklandt et al. ، 2011 ؛ Horvath ، 2013).
بمجرد انتشار الخبر عن ساعة هورفاث اللاجينية ، بدأ العلماء بفارغ الصبر في استكشاف إمكانية عكس الأنماط اللاجينية لإعادة عقارب الساعة إلى الوراء (راندو وتشانج ، 2012). أفادت الدراسات أن الحفاظ على خيارات نمط الحياة الشخصية الصحية مثل ممارسة الرياضة وتناول نظام غذائي جيد يمكن أن يساعد الخلايا في الحفاظ على الأنماط اللاجينية التي تشبه إلى حد كبير تلك الموجودة في الخلايا الأصغر سنا ، ولكن هذه التغييرات يمكن أن تعيد عقارب الساعة إلى الوراء حتى الآن (Quach et al. ، 2017). ). يبحث الباحثون الآن عن وسائل أخرى لتعديل الإبيجينوم. بأدوات جديدة تحت تصرفنا ، مثل كريسبر، من الممكن أن ندخل ونغير يدويًا الأنماط اللاجينية على حمضنا النووي. يتم حاليًا إنجاز الكثير من العمل على هذه الجبهة (على سبيل المثال ، لاو وسوه وآخرون ، 2017) ، ولكن من المهم ملاحظة أننا ما زلنا لا نعرف إلى أي مدى يساهم الإبيجينوم بشكل مباشر في عملية الشيخوخة وما إذا كان تحريره سيكون له تأثير مضاد للشيخوخة المقصود.
فى الختام…
تظهر هذه الدراسات أننا في طريقنا لكشف الأسرار العلمية لحياة طويلة. لقد قيل أن أول شخص يعيش حتى 150 قد ولد بالفعل!
بالنظر إلى التطورات الحديثة ، من الصعب تخيل أننا لن نكون قادرين على إطالة عمر الإنسان إلى ما هو أبعد من حدودها الحالية. ولكن ما إذا كانت الشيخوخة مجرد مرض آخر ينتظر العلاج أم لا ، فهي مسألة مطروحة للنقاش. الوقت وحده هو الذي سيحدد ما إذا كان العلم قادرًا على التغلب على الوفيات.
بينما يعتقد البعض أنه لا ينبغي لنا الدخول في لعبة الذكاء هذه على الإطلاق ، هناك شيء واحد مؤكد: الفضول جزء لا يتجزأ من إنسانيتنا وطالما نعيش ، فإن فضولنا سيدفعنا دائمًا للبحث عن إجابات لهذا السؤال الدائم .
الوقت وحده هو الذي سيحدد ما إذا كان العلم قادرًا على التغلب على الوفيات
نبذة عن الكاتب
حصلت أرييل هوجان على درجة البكالوريوس في علم الأحياء وشهادة البكالوريوس في اللغة الفرنسية من جامعة فيرجينيا. وهي الآن تسعى للحصول على درجة الدكتوراه. في علم الأعصاب في برنامج NSIDP في جامعة كاليفورنيا. يركز بحثها على إصابة الجهاز العصبي المركزي والإصلاح العصبي. على وجه التحديد ، تقوم بالبحث في برامج النسخ الجوهرية التفاضلية التي تسمح بتجديد PNS والتحقيق في كيفية تحفيز برامج النسخ هذه في نماذج إصابة الجهاز العصبي المركزي لتعزيز التجديد. كما أنها تستمتع بمعرفة المزيد عن الميكاترونكس الحيوية والواجهة بين الدماغ والآلة (BMI) ، فضلاً عن المشاركة في التوعية العلمية والتدريس. خارج المختبر ، تقضي وقتًا في ممارسة لغتها الفرنسية ولعب كرة السلة ومشاهدة الأفلام (حتى الأفلام السيئة منها) والسفر. لمزيد من المعلومات حول Arielle Hogan ، يرجى زيارة ملفها الشخصي الكامل.
مراجع حسابات
Bocklandt، S.، Lin، W.، Sehl، ME، Sánchez، FJ، Sinsheimer، JS، Horvath، S.، & Vilain، E. (2011). متنبئ جيني للعمر. بلوس واحد, 6(6) ، e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821
Conboy، IM، Conboy، MJ، Wagers، AJ، Girma، ER، Weissman، IL، & Rando، TA (2005). تجديد الخلايا السلفية المسنة بالتعرض لبيئة جهازية شابة. الطبيعة, 433(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1038/nature03260
Conboy ، IM ، Conboy ، MJ ، Smythe ، GM ، & Rando ، TA (2003). استعادة بوساطة الشق للقدرة التجديدية للعضلات المسنة. العلوم (نيويورك ، نيويورك), 302(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1126/science.1087573
هورفاث س. (2013). عمر مثيلة الحمض النووي للأنسجة البشرية وأنواع الخلايا. الجينوم علم الاحياء, 14(10) ، R115. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-10-r115
Iram ، T. ، Kern ، F. ، Kaur ، A. ، Myneni ، S. ، Morningstar ، AR ، Shin ، H. ، Garcia ، MA ، Yerra ، L. ، Palovics ، R. ، Yang ، AC ، Hahn ، O .، Lu، N.، Shuken، SR، Haney، MS، Lehallier، B.، Iyer، M.، Luo، J.، Zetterberg، H.، Keller، A.، Zuchero، JB، Wyss-Coray، T. (2022). يستعيد السائل الدماغي الشوكي الصغير تكوّن oligodendrogenesis والذاكرة في الفئران المسنة عبر Fgf17. الطبيعة, 605(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0
لاو ، سي إتش ، وسوه ، واي (2017). تحرير الجينوم والإبيجينوم في الدراسات الميكانيكية لشيخوخة الإنسان والأمراض المرتبطة بالشيخوخة. علم الشيخوخة, 63(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1159/000452972
Quach، A.، Levine، ME، Tanaka، T.، Lu، AT، Chen، BH، Ferrucci، L.، Ritz، B.، Bandinelli، S.، Neuhouser، ML، Beasley، JM، Snetselaar، L.، والاس ، RB ، Tsao ، PS ، Absher ، D. ، Assimes ، TL ، Stewart ، JD ، Li ، Y. ، Hou ، L. ، Baccarelli ، AA ، Whitsel ، EA ، Horvath ، S. (2017). تحليل الساعة اللاجينية للعوامل الغذائية والتمارين الرياضية والتعليم ونمط الحياة. • التقدم في العمر., 9(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.18632/aging.101168
Rando ، TA ، & Chang ، HY (2012). الشيخوخة والتجديد وإعادة البرمجة اللاجينية: إعادة ضبط ساعة الشيخوخة. الموبايل , 148(1-2) و 46 – 57. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.003
Salas-Pérez، F.، Ramos-Lopez، O.، Mansego، ML، Milagro، FI، Santos، JL، Riezu-Boj، JI، & Martínez، JA (2019). مثيلة الحمض النووي في جينات مسارات تنظيم طول العمر: الارتباط بالسمنة ومضاعفات التمثيل الغذائي. • التقدم في العمر., 11(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.18632/aging.101882
تيلانو إل إن ، بيكر س. علم وظائف الأعضاء ، السائل النخاعي الدماغي. [محدث 2022 يوليو 4]. في: StatPearls [الإنترنت]. جزيرة الكنز (فلوريدا): دار النشر StatPearls ؛ 2022 يناير-. متاح من: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519007/
Villeda، SA، Plambeck، KE، Middeldorp، J.، Castellano، JM، Mosher، KI، Luo، J.، Smith، LK، Bieri، G.، Lin، K.، Berdnik، D.، Wabl، R.، Udeochu، J.، Wheatley، EG، Zou، B.، Simmons، DA، Xie، XS، Longo، FM، & Wyss-Coray، T. (2014). يعكس الدم الصغير العيوب المرتبطة بالعمر في الوظيفة الإدراكية واللدونة المشبكية في الفئران. طب الطبيعة, 20(شنومكس)، شنومكس-شنومكس. https://doi.org/10.1038/nm.3569
Zhang، B.، Lee، DE، Trapp A.، Tyshkovskiy، A.، Lu، AT، Bareja، A. Kerepesi، C.، Katz، LH، Shindyapina، AV، Dmitriev، SE، Baht، GS، Horvath، S . ، Gladyshev ، VN ، White ، JP ، bioRxiv 2021.11.11.468258 ؛ دوى:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258
ظهر هذا المقال أصلا على معرفة الخلايا العصبية
