پرش های مولکولی بدن در میانسالی و اوایل سالمندی انسان

پیر شدن معمولاً به صورت یک اتفاق ناگهانی حس نمی‌شود — اما پژوهش‌های مولکولی تازه نشان می‌دهد که بدن ما در دو نقطهٔ نسبتاً مشخص در مسیر سنی، به‌طور نسبتاً سریع جلو می‌زند: یکی حدود اواسط دههٔ چهل و دیگری نزدیک اوایل دههٔ شصت. این تغییرات سریع در گستره‌ای از سامانه‌های زیستی مشاهده شده‌اند، از پروتئین‌های خون گرفته تا میکروبیوم، و می‌توانند بخشی از دلیل افزایش ناگهانی خطر برخی بیماری‌ها در سنین معین را توضیح دهند.

چه چیزی اندازه‌گیری شد و چرا اهمیت دارد

پژوهشگران به رهبری ژنتیک‌دان استنفورد، مایکل اسنایدر، نمونه‌های زیستی تکرارشوندهٔ 108 داوطلب بالغ را که طی چند سال جمع‌آوری شده بودند تحلیل کردند. به جای ثبت یک تصویر لحظه‌ای از هر فرد، هر شرکت‌کننده چندین نمونه ارائه داد (به‌طور میانگین 47 نمونه در مدت حدود 626 روز)، که مجموعه‌ای فشرده و زمانی از اندازه‌گیری‌های مولکولی پدید آورد. این طراحی طولی (longitudinal) اجازه می‌دهد تغییرات دینامیک و نقاط تغییر ناگهانی در طول زمان آشکار شود، برخلاف مطالعات مقطعی که فقط تفاوت بین گروه‌های سنی را نشان می‌دهند.

تیم تحقیقاتی مجموعه‌ای بی‌سابقه از بیومولکول‌ها را ردیابی کرد — شامل RNA، پروتئین‌ها، لیپیدها و دسته‌های میکروبیوم نمونه‌برداری‌شده از روده، پوست، بینی و دهان — که در مجموع حدود 135,239 ویژگی زیستی متمایز را در بر می‌گرفت. پس از پردازش بیش از 246 میلیارد نقطه داده، الگوی برجسته‌ای ظاهر شد: فراوانی بسیاری از مولکول‌ها نه به‌صورت تدریجی بلکه به‌صورت جهشی در دو سن مشخص تغییر می‌کرد.

دو «پرش» مولکولی متمایز

حدود 81٪ از مولکول‌های اندازه‌گیری‌شده نشان‌دهندهٔ تغییر معنی‌داری در یکی یا هر دو مرحلهٔ شناسایی‌شده بودند. نخستین اوج حول اواسط دههٔ چهل قرار داشت و اوج دوم نزدیک اوایل دههٔ شصت. هر یک از این موج‌ها سامانه‌های زیستی هم‌پوشان اما غیرکاملاً یکسانی را تحت‌تأثیر قرار می‌دادند؛ یعنی برخی مسیرها در هر دو مرحله تغییر می‌کردند و برخی فقط در یکی دیده می‌شدند.

• اوج اواسط چهل: تغییرات عمدتاً در مسیرهای متابولیسم لیپیدها، پردازش کافئین و الکل، مولکول‌های مرتبط با عملکرد قلبی-عروقی و نشانه‌هایی از اختلالات پوستی و عضلانی متمرکز بود. این الگو نشان می‌دهد که تغییرات در متابولیسم چربی و تغییرات فیزیولوژیک مرتبط با بافت‌های پوششی و عضلانی می‌توانند نقطهٔ شروع یک بازپیکربندی سیستمیک باشند.
• اوج اوایل شصت: تغییرات شامل متابولیسم کربوهیدرات‌ها و کافئین، سیگنال‌های گسترده‌تر قلبی-عروقی، تنظیم ایمنی، عملکرد کلیه و ادامهٔ تغییرات پوستی و عضلانی بود. این مرحله نشان‌دهندهٔ یک بازسازی پیچیده‌تر است که سیستم ایمنی و ارگان‌های فیلترکنندهٔ بدن مانند کلیه را نیز درگیر می‌کند.

این تغییرات غیرخطی مشابه مشاهداتی است که در گونه‌های دیگر گزارش شده است: الگوهای پیری مرحله‌ای قبلاً در مگس میوه، موش و ماهی زبرا دیده شده‌اند و مطالعات انسانی پیشین نیز به انتقالات ناگهانی در برخی نشانگرهای زیستی اشاره کرده بودند. در مجموع، شواهد در سطح مولکولی نشان می‌دهد که پیری می‌تواند شامل جهش‌های مرحله‌ایِ هماهنگ در چندین مسیر زیستی باشد نه فقط یک روند یکنواخت و پیوسته.

مردان، زنان و پرسش یائسگی

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

بررسی طول عمر نئاندرتال ها و انسان های اولیه: بینش ژنتیکی و پیشرفت های علم پزشکی

آشنایی با طول عمر نئاندرتال‌ها و انسان‌های اولیه در حالی که امروزه انسان مدرن به کمک...

یکی از فرضیات آشکار این بود که پرش میان‌سالی ممکن است ناشی از یائسگی یا پره‌یائسگی در زنان باشد. پژوهشگران تفاوت‌های جنسی را بررسی کردند و دریافتند مردان نیز تغییرات مولکولی مشابهی در اواسط دههٔ چهل نشان می‌دهند، که نشان می‌دهد یائسگی به‌تنهایی نمی‌تواند الگو را توجیه کند. این نتیجه قوی است زیرا اگر یائسگی تنها عامل بود، انتظار می‌رفت این الگو در مردان مشاهده نشود.

همان‌طور که شیائوتائو شن، متخصص متابولومیکس این مطالعه، بیان کرد: در حالی که پیری تولیدمثلی ممکن است به تغییراتی که در زنان دیده می‌شود کمک کند، «به احتمال زیاد عوامل دیگر و شاید مهم‌تری وجود دارند که در مردان و زنان این تغییرات را تحت تأثیر قرار می‌دهند.» شناسایی این عوامل — شامل عوامل ژنتیکی، قرارگیری در معرض محیط (exposome)، تغییرات سبک زندگی یا فشارهای فیزیولوژیک تجمعی — یک اولویت اصلی برای پژوهش‌های آینده است. تحلیل‌های ژنومی، مطالعات اپی‌ژنتیک، و داده‌های محیطی-رفتاری یکپارچه می‌توانند به روشن‌شدن نقش هر کدام از این مؤلفه‌ها کمک کنند.

پیامدها برای ریسک بیماری و پیری سالم

از دید بالینی، یافته‌ها اهمیت زیادی دارند زیرا برخی بیماری‌ها (برای مثال بیماری آلزایمر و اختلالات قلبی-عروقی) افزایش شیب‌دار شیوع را بعد از سنین مشخص نشان می‌دهند، نه یک افزایش صاف و پیوسته. اگر بسیاری از سامانه‌های مولکولی در میانسالی و مجدداً در حوالی 60 سال بازپیکربندی شوند، این می‌تواند بخش از دلایل پرش‌های مشاهده‌شده در ریسک بیماری را توضیح دهد و پنجره‌هایی برای غربالگری هدفمند یا مداخلات زودهنگام فراهم سازد.

توجه بالینی می‌تواند شامل توسعهٔ بیومارکرهای مولکولی که پیش‌بینی‌کنندهٔ بازپیکربندیِ سیستمیک هستند، زمان‌بندی آزمایش‌های تشخیصی یا اعمال تغییرات هدفمند در سبک زندگی و دارودرمانی در بازه‌های حساس باشد. به‌عنوان نمونه، اگر نشان داده شود که اختلالات متابولیک خاصی قبل از اوج بیماری قلبی-عروقی در میانسالی ظاهر می‌شوند، می‌توان برنامه‌ای برای اصلاح رژیم غذایی، فعالیت بدنی یا کنترل عوامل خطر مانند فشار خون و لیپیدها در همان بازه پیاده‌سازی کرد.

این مطالعه فقط نشان نمی‌دهد که یک رویداد منفرد باعث پیری سریع در یک شب می‌شود؛ بلکه توصیف می‌کند که چگونه تغییرات هماهنگ در چندین سامانهٔ مولکولی جمعی شبیه حرکات گسسته در مسیر زیستی پیری به‌نظر می‌رسند. از منظر زیست‌شناسی سیستم‌ها، چنین نقاط تلاقی (inflection points) می‌توانند نقاط سرنوشت‌سازی باشند که تعادل‌های فیزیولوژیک را به سمت حالات جدیدی سوق می‌دهند.

محدودیت‌ها و مسیر پیش رو

مجموعه دادهٔ به‌دست‌آمده از اندازه‌گیری‌های تکرارشونده به‌طور غیرمعمولی غنی است، اما گروه نمونه نسبتاً کوچک بود (108 نفر) و محدوده سنی 25–70 را شامل می‌شد. این موارد این پرسش‌ها را باقی می‌گذارند که آیا همین انتقال‌ها ممکن است زودتر یا دیرتر در زندگی رخ دهند، چگونه در گروه‌های قومی و سبک‌های زندگی مختلف متفاوت است، و آیا مداخلات می‌توانند این پرش‌ها را کاهش یا به تأخیر بیندازند. علاوه بر اندازهٔ نمونه، ترکیب جمعیتی، شیوهٔ نمونه‌گیری و احتمال وجود عوامل مخدوش‌کننده از دیگر محدودیت‌های مطالعات طولی کوچک هستند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

بازنگری روند پیری انسان: بینش های مولکولی جدید

برای سال‌ها، دیدگاه غالب در میان دانشمندان و عموم این بود که پیری یک فرآیند تدریجی...

تحقیق منتشرشده در نشریهٔ Nature Aging در سال 2024 زمینه را برای مطالعات طولی بزرگ‌تر و متنوع‌تر فراهم می‌کند که ژنتیک، محیط، رفتار و نتایج بالینی را یکپارچه کنند تا نقشه‌ای دقیق از چگونگی ارتباط تغییرات مولکولی با بیماری و تاب‌آوری (resilience) ترسیم شود. از نظر روش‌شناختی، استفاده از ابزارهایی مانند تحلیل نقاط تغییر (change-point analysis)، مدل‌های مختلط خطی و غیرخطی، و الگوریتم‌های یادگیری ماشین برای تشخیص الگوها و پیش‌بینی فردی کاربردی خواهد بود.

دیدگاه کارشناسی

«دیدن نقاط عطف مولکولی هماهنگ در انسان‌ها گامی مهم برای زمان‌بندی مؤثرتر مراقبت‌های پیشگیرانه است،» می‌گوید دکتر النا مورالس، بیوگرونتولوژیست و مروج علمی. «اگر میانسالی بازتنظیم سیستمی را نمایان می‌سازد، پزشکان ممکن است در آینده مداخلات سبک زندگی، متابولیک یا ایمنی‌شناختی را طوری زمان‌بندی کنند که هم‌زمان با این پنجره‌ها اجرا شوند و به‌طور بالقوه ریسک بیماری را در مراحل بعدی کاهش دهند.»

در کل، این پژوهش پیری را نه تنها به‌عنوان یک تنزل تدریجی بلکه به‌عنوان مجموعه‌ای از انتقال‌های زیستی بازتعریف می‌کند. درک این‌که چه زمانی و چرا این انتقال‌ها رخ می‌دهند برای طراحی مداخلاتی که طول دورهٔ سلامت (healthspan) را افزایش داده و بار بیماری‌های وابسته به سن را کاهش دهند، حیاتی خواهد بود. توسعهٔ بیومارکرهای ترکیبی مولتی‌اُمیک، وصف دقیق‌تر پنجره‌های زمانی حساس و مطالعات مداخله‌ای هدفمند از مهم‌ترین گام‌های بعدی هستند.

افزون بر جنبه‌های بالینی، این یافته‌ها پیامدهایی برای علوم پایه و پژوهش‌های تولید دارو نیز دارند: شناخت مراحل زمانیِ بازپیکربندی مولکولی می‌تواند به کشف اهداف درمانی جدید برای حفظ هموستاز و تقویت مکانیسم‌های ترمیمی در دوره‌های بحرانی کمک کند. همچنین، مقایسهٔ داده‌های انسانی با مدل‌های حیوانی قادر خواهد بود مکانیزم‌های بنیادیِ مشترک و گونه‌اختصاصیِ پیری را روشن سازد.

در نهایت، پژوهش‌های آینده باید به سمت نمونه‌گیری‌های متنوع‌تر از نظر سن، جنس، قومیت و وضعیت‌های اجتماعی-اقتصادی بروند، و بر تلفیق داده‌های مولکولی با اطلاعات بالینی و زندگی‌روزمره (مانند داده‌های دستگاه‌های پوشیدنی و خودگزارش‌شده) متمرکز شوند تا تصویر جامع‌تری از پویایی‌های پیری و فرصت‌های پیشگیرانه ایجاد شود.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

درک فرآیند پیری: تفاوت طول عمر و سلامت عمر

درک فرآیند پیری: تفاوت طول عمر و سلامت عمر پیری یک روند طبیعی و اجتناب‌ناپذیر برای...