« کاشی اینشتین» کشف شد؛ الگویی که هرگز تکرار نمی شود

پیری چالش مهمی برای همه جوامع است. با توجه به اینکه جمعیت جهان سریع در حال پیر شدن است، بعضی احتمال میدهند تا سال ۲۰۵۰ برای نخستین بار بر روی کره زمین، تعداد افراد مسن به اندازه تعداد کودکان زیر ۱۵ سال باشد. در این صورت ، پیش بینی می شود بار اقتصادی و بهداشتی که بیماری های مرتبط با افزایش سن به جوامع تحمیل می کنند، در چند دهه آینده افزایش یابد. با وجود این، براساس پژوهش هایی که در سال گذشته انجام شد، امکان دارد کند کردن روند پیری در آینده محقق شود. پژوهشگران با بررسی های خود در خصوص پیری بدن، ادعا می کنند که شاید کُند کردن روند پیری در آینده ممکن شود.

به گزارش ایسنا، دانشمندان« مدرسه پزشکی هاروارد»( HMS) به بررسی دلیل پیری پرداخته اند و یک راه ممکن را برای معکوس کردن آن شناسایی کرده اند. آنها در آزمایش هایی که روی موش ها انجام شد، نشان دادند که مشکلات رخ داده در اپی ژنتیک، علائم پیری را تحریک می کنند و راه اندازی مجدد میتواند آنها را معکوس کند و شاید طول عمر را افزایش دهد.

ژنوم ما شامل نقشه کاملی از DNA است که در تک تک سلول های بدن ما یافت می شود ولی این تصویر کامل نیست، بلکه یک لایه اطلاعات اضافی به نام اپی ژنوم، بالای آن قرار دارد و کنترل می کند که کدام ژن در انواع گوناگون سلول ها روشن و خاموش شود. گویی همه سلول های بدن ما براساس یک دفتر راهنمای عملیاتی کار می کنند که همان ژنوم است ولی اپی ژنوم مانند فهرستی از مطالب است که سلول های گوناگون را به فصل های مختلفی هدایت می کند که همان ژن ها هستند. از این گذشته، سلول های ریه به دستورالعمل هایی نیاز دارند که بسیار متفاوت با سلول های قلب هستند.

عوامل محیطی و سبک زندگی مانند رژیم غذایی ، ورزش و حتی تجربیات دوران کودکی میتوانند بیان اپی ژنتیک را در طول زندگی ما تغییر دهند. تغییرات اپی ژنتیکی با سرعت پیری بیولوژیکی مرتبط هستند اما اینکه آیا آنها علائم پیری را نشان می دهند یا خود یک علامت هستند، هنوز مشخص نبود. پژوهشگران در این پروژه، آزمایش هایی را روی موش ها انجام دادند تا پاسخ را متوجه شوند. آنها با استفاده از سیستمی به نام« تغییرات القایی در اپی ژنوم»( ICE)، روند طبیعی آسیب و ترمیم DNA را در موش ها سرعت بخشیدند تا بررسی کنند که آیا این کار باعث تسریع علائم پیری می شود یا خیر.

تغییرات اپی ژنتیکی با سرعت پیری بیولوژیکی مرتبط هستند ولی اینکه آیا آن ها علائم پیری را نشان میدهند یا خود یک علامت هستند، هنوز مشخص نبود.

در سلول های پستانداران، کروموزوم ها در هر دقیقه یک میلیون شکست DNA را پشت سر می گذارند و عوامل اپی ژنتیکی قبل از بازگشت به مکان های اصلی خود، ترمیم ها را به سرعت هماهنگ می کنند. این گروه پژوهشی، موش هایی را مهندسی کردند که شکست DNA را با سرعتی سه برابر سریع تر از اندازه معمول پشت سر می گذاشتند.

پژوهشگران با گذشت زمان دریافتند که عوامل اپی ژنتیک بیشتر آشفته میشوند و پس از ترمیم شکستگی های DNA به خانه برنمی گردند. این کار به درهم ریختگی اپی ژنوم منجر می شود. موش ها در شش ماهگی، علائم فیزیکی پیری را نشان دادند و به نظر می رسید که وضعیت سلامتی بسیار بدتری در مقایسه با موش های هم سن و سال ویرایش نشده دارند.

آزمایش یک درمان احتمالی برای معکوس کردن روند پیری

پژوهشگران می گویند که با این پژوهش، نقش اپی ژنوم در پیری را تایید کرده اند. گام بعدی آزمایش این بود که آیا میتوان کاری را در خصوص این مشکل انجام داد یا خیر. پژوهشگران، یک ترکیب ژن درمانی از سه ژن به نام های« Oct۴»،« Sox۲» و« Klf۴» را آزمایش کردند. این ژن ها در سلول های بنیادی فعال هستند و پژوهشگران در پژوهش پیشین خود دریافتند که میتوان از آن ها برای بازگرداندن بینایی به موش های مبتلا به آب سیاه مرتبط با افزایش سن استفاده کرد.

در این مورد، موش های ICE کاهش چشمگیری را در نشانگرهای زیستی پیری تجربه کردند. اپی ژنوم آنها از هم گسیخته شد و بافت ها و اندام های آنها را به حالت جوانی برگرداند.« دیوید سینکلر»( David Sinclair)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت:این کار مانند راه اندازی مجدد یک رایانه خراب است و یک برنامه اپی ژنتیکی را راه انداخت که سلول ها را به بازیابی اطلاعات اپی ژنتیکی که در جوانی داشتند، هدایت کرد. این کار، یک تنظیم مجدد دائمی است.

پژوهشگران باور دارند که این کشف بسیار بزرگ است. به واسطه مقابله با پیری، بسیاری از بیماری های ناشی از این فرآیند طبیعی را میتوان به صورت مؤثرتری درمان کرد. سینکلر در یک توییت نوشت:در صورتیکه نتیجه به دست آمده درست باشد، بدان معناست که سرطان، دیابت و آلزایمر ممکن است همان علت زمینه ای داشته باشند. بدین ترتیب، میتوان علت را برای درمان بیماری های مرتبط با افزایش سن معکوس کرد.

اگرچه هنوز تحقیقات زیادی وجود دارند که باید پیش از تحقق چنین اهداف والایی انجام شوند اما پژوهش در حال انجام شدن است. یک مقاله پیش چاپ که هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است، همان ترکیب ژن درمانی را روی موش های مسن به کار گرفت که در سنی معادل ۷۷ سال در انسان هستند. این موش ها ۹ درصد بیشتر از موش های درمان نشده عمر کردند.

ترکیبی که میتواند عامل کند شدن روند پیری باشد

پژوهشگران« دانشگاه متروپولیتن توکیو» در بررسی جدید خود، اثر قابل توجه یک ترکیب خاص را در کند کردن روند کاهش عضله مرتبط با پیری نشان داده اند.

پژوهشگران نشان داده اند که ترکیبی از« آمینولولینیک- ۵ اسید»( ۵- ALA) هیدروکلرید و« سدیم فروس سیترات»( SFC)، روند کاهش عضله مرتبط با پیری را در مگس های میوه کند می کند و به آهسته تر شدن روند کاهش فعالیت حرکتی و طول عمر بیشتر منجر می شود. این ترکیب در آزمایش ها، با حفظ بهتر ساختار عضلانی و عملکرد میتوکندری مرتبط بود. این پژوهش، نخستین نمونه از نوع خود در حیوانات است و امکان دارد به ارائه گزینه های درمانی در جهت کند کردن پیری عضلات کمک کند.

عضلات سالم برای داشتن یک زندگی سالم حیاتی هستند ولی برای همیشه دوام ندارند. ضعف ناشی از افزایش سن میتواند به بروز مشکلاتی مانند راه رفتن آهسته تر، کاهش قدرت، افزایش زمین خوردن و آسیب دیدن منجر شود که بعضی از آن ها امکان دارد کشنده باشند. بخش مهمی از کاهش عضلانی مرتبط با افزایش سن، به دلیل کاهش عملکرد میتوکندری است. میتوکندری، کارخانه تولید یک ماده شیمیایی بسیار مهم موسوم به« آدنوزین تری فسفات»( adenosine triphosphate) محسوب می شود که منبع ضروری انرژی شیمیایی برای انواع فرآیندهای بیوشیمیایی است. در هر حال، مکانیسم دقیق برخورد پیری با میتوکندری هنوز به طور کامل شناخته نشده است.

بخش مهمی از کاهش عضلانی مرتبط با افزایش سن، به علت کاهش عملکرد میتوکندری است.

دانشمندان در پژوهش های مهمی که طی دهه گذشته انجام دادند، دریافتند که پوسیدگی میتوکندری در سلول های کشت شده را می توان با افزودن ترکیبی از دو ماده شیمیایی ۵- ALA و SFC کاهش داد. ۵- ALA در بیوشیمی بعنوان نقطه آغاز چرخه پورفیرین شناخته شده است که به تولید« هِم»( Heme) منجر شود. هِم، یک ترکیب کلیدی پیش ساز هموگلوبین است؛ مولکولی که مسئولیت حمل اکسیژن در بدن را بر عهده دارد.

این گروه پژوهشی به سرپرستی« کانای آندو»( Kanae Ando)، دانشیار دانشگاه متروپولیتن توکیو، این فرضیه را مطرح کردند که ترکیب ۵- ALA/SFC می تواند در یک محیط درمانی برای کمک به کند کردن روند زوال عضلانی مرتبط با افزایش سن استفاده شود. آن ها در این پژوهش نشان داده اند که این ترکیب می تواند بر سلامت عضلانی« مگس سرکه» یا« دروزوفیلا»( Drosophila) تأثیر بگذارد. آنها از طریق مخلوط کردن مواد شیمیایی با غذای مگس دریافتند مگس هایی که با این ترکیب تغذیه میشوند ، به مرور زمان کاهش کمتری را در عملکرد حرکتی نشان می دهند و طول عمر بیشتری دارند.

پژوهشگران با نگاه کردن به عضلات مگس ها زیر میکروسکوپ دریافتند که ساختار میوفیبرهایی که بافت عضلانی مگس های مسن تر را تشکیل می دهند ، بیشتر به بافت عضلانی مگس های جوان تر شبیه است.

مهم تر از همه اینکه پژوهشگران با بررسی نحوه تأثیر این ترکیب بر عملکرد میتوکندری دریافتند که لزوما فعالیت یا پویایی مگس ها نیست که مستقیماً تحت تأثیر قرار می گیرد؛ بلکه پتانسیل الکتریکی در سراسر غشایی است که به طور فیزیکی اطراف میتوکندری وجود دارد. مشخص شد که این پتانسیل الکتریکی مستقیما با تولید گونه های اکسیداتیو فعال مرتبط است که میتوانند به بافت عضلانی آسیب برسانند.

به طور شگفت انگیزی مشخص شد که ۵- ALA/SFC، یک مکمل غذایی متداول برای حفظ سلامتی است. یافته های این گروه پژوهشی نه تنها یک مکانیسم کلیدی را نشان می دهد که زیربنای آغاز پیری و شکنندگی است، بلکه یک گزینه درمانی را نیز ارائه می دهد که به کند کردن روند کاهش عضلانی مرتبط با افزایش سن کمک می کند.

کند کردن روند پیری سلول با کمک اکسیدکننده ها

محققان« دانشگاه فناوری چالمرز» سوئد در مطالعه اخیرشان اظهار نموده اند اکسیدکننده ها می توانند روند پیری سلول را کند کنند. اکسید کننده ها( Oxidants) همانند گونه های اکسیژن واکنش پذیر، می توانند به سلول های موجودات زنده آسیب برسانند و با پیری مرتبط هستند.

محققان« دانشگاه فناوری چالمرز» سوئد در مطالعه اخیرشان اظهار کرده اند اکسیدکننده ها می توانند روند پیری سلول را کند کنند.

ولی مطالعه اخیر دانشمندان سوئدی نشان داده است که سطح پایین اکسید کننده هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه میتواند آنزیمی را تحریک کند که روند پیری سلول های مخمر را کند می کند. آنتی اکسیدان ها با وجود اکسید کننده های خنثی کننده ممکن است با مولکول های اساسی بدن واکنش نشان دهند و عملکردهای بیولوژیکی آن ها را مختل کنند.

مقادیر زیادی اکسید کننده میتواند باعث آسیب شدید به دی.ان.ای به ویژه غشای سلول و پروتئین ها شود. بنابراین سلول های ما مکانیسم های دفاعی قدرتمندی برای خلاص شدن از شر این اکسید کننده ها ایجاد کرده اند. پیش از این، تنها بُعد آسیب زا و مضر اکسید کننده ها شناخته شده بود اما اکنون دانشمندان شروع به درک عملکردهای مثبت اکسید کننده ها نیز کرده اند.

در یک مطالعه جدید، دانشمندان نشان دادند که اکسید کننده هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه می تواند روند پیری سلول های مخمر را کاهش دهد. طی این مطالعه دانمشندان آنزیم« Tsa۱» را که بخشی از یک گروه آنتی اکسیدان به نام پروکسی ردوکسین است، مورد بررسی قرار دادند.

پروکسی ردوکسین ها آنزیم های مهارکننده هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه هستند که کار سیگنال دهی و شپرون هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه را نیز انجام می دهند. در مخمر، مقدار زیادی سیتوزول پروکسی ردوکسین« Tsa۱» برای مقاومت در برابر هیدروژن پراکسید و افزایش طول عمر با محدودیت کالری، مورد نیاز است. شپرون( Chaperone) پروتئینی است که به تاخوردگی دیگر پروتئین ها کمک می کند.

« میکائیل مولین»( Mikael Molin) رهبر گروه تحقیقاتی دانشکده زیست شناسی و مهندسی زیست شناسی دانشگاه چالمرز گفت:مطالعات قبلی بر روی این آنزیم ها نشان داده است که آنها در دفاع سلول های مخمری در برابر اکسید کننده های مضر شرکت می کنند. اما پراکسیروکسین ها همچنین در صورت محدود شدن کالری به سلول ها کمک می کنند تا طول عمر آنها افزایش یابد.

سازوکارهای موجود در پس این عملکردها هنوز به صورت کامل درک نشده اند. محققان همچنین نشان داده اند که تحریک فعالیت پروکسی ردوکسین سرعت پیری سلول در موجوداتی مانند مخمر، مگس و کرم به ویژه هنگامی که آنها کالری کمتر از حد طبیعی از طریق غذای خود دریافت می کنند را کاهش می دهد.

« سسیلیا پیکازو»( Cecilia Picazo)، محقق مقطع فوق دکترا این مطالعه گفت:اکنون ما عملکرد جدیدی از Tsa۱ پیدا کرده ایم. پیش از این، ما فکر می کردیم که این آنزیم، گونه های واکنش اکسیژن را خنثی می کند. اما اکنون ما نشان دادیم که Tsa۱ برای مشارکت در روند کاهش سرعت پیری سلول های مخمر، با مقدار مشخصی از هیدروژن پراکسید تحریک می شود.

دانشمندان اکنون به درک مکانیسم هایی که چگونه اکسید کننده ها میتوانند روند پیری را کند کنند نزدیک شده اند که این مسئله میتواند به انجام مطالعات بیشتری در زمینه توسعه داروهای محرک پروکسی ردوکسین و آزمایش اینکه آیا بیماری های مرتبط با افزایش سن توسط داروهای دیگری که اثرات مثبت اکسیدکننده ها را در بدن افزایش می دهند ، کاهش می یابند یا خیر، منجر شود.

آنزیم ضد پیری

محققان« کالج دانشگاهی لندن»( UCL)،« دانشگاه کنت»( UKC) و« دانشگاه خرونینگن»( UG)، دریافتند مهار یک آنزیم که در همه پستانداران رایج است، پتانسیل ضدپیری دارد و می تواند طول عمر را افزایش دهد. آن ها با مهار این آنزیم در بدن مگس ها و کرم ها توانستند طول عمر آن ها را افزایش دهند. این آنزیم در انواع پستانداران از جمله انسانها نیز وجود دارد.

« Pol lll» آنزیمی است که برای رشد سلول ها ضروری است و تقریباً در تمام سلول ها در میان تمام پستانداران وجود دارد. پس از آنکه داروی مهارکننده ایمنی تحت عنوان« راپامایسین» شناخته شده برای مهار« Pol lll»، طول عمر چندین مدل حیوانی از جمله موش ها را افزایش داد، پژوهشگران، بررسی نقش این آنزیم در پیری را آغاز کرده اند.