10 دقیقه
پژوهشگران دانشگاه میشیگان نشان دادهاند که یک ژن منفرد در کرمهای گرد کوچک میتواند مانند یک کلید روشن/خاموش بین افزایش طول عمر و پیری عادی عمل کند. آزمایشهای آنها نشان میدهد که تجربههای حسی ساده—از جمله احساس بودن در نزدیکی غذا—میتوانند یک مسیر طول عمر را که پیشتر با محدودیت غذایی مرتبط بود، غیرفعال کنند. Credit: Shutterstock
از کرمها تا بیولوژی وسیعتر: چرا این موضوع اهمیت دارد
وقتی دانشمندان پیری را مطالعه میکنند، اغلب به دنبال مکانیسمهای محافظتشدهای هستند که بین گونهها مشترکاند؛ یعنی قواعد بیولوژیکی که در بسیاری از جانداران عملکرد مشابهی دارند. نماتد کوتاهقد Caenorhabditis elegans که تنها چند میلیمتر طول دارد، دهههاست که ابزار اصلی برای کشف مسیرهای متابولیکی و ژنتیکی مرتبط با پیری بوده زیرا بسیاری از این مسیرها در انسانها نیز وجود دارند یا همولوگهای قابل توجهی دارند. اسکات لیزر، دکترای علوم، و تیم او در بخش فیزیولوژی مولکولی و یکپارچه در دانشگاه میشیگان از C. elegans استفاده کردند تا دریابند چگونه سیگنالهای محیطی به تصمیمهای مولکولی درباره طول عمر ترجمه میشوند و چگونه حسهای ساده میتوانند برنامههای متابولیک اساسی را بازنویسی کنند.
یکی از روشهای تکرارشونده و قابل اعتماد برای افزایش طول عمر در آزمایشگاهها، محدودیت غذایی یا کاهش کالری کنترلشده است؛ به عبارت دیگر خوردن کمتر بدون ایجاد سوءتغذیه. این استراتژی در گونههای متنوعی از میکروبها تا پستانداران اثبات شده که میتواند مسیرهای سلولی مرتبط با ترمیم، اتوفاژی و مقاومت در برابر استرس را فعال کند. با این حال، اجرای آن در زندگی واقعی دشوار است و اثرات رفتاری و زیستیاش پیچیدهاند. مطالعه جدید پرسش مهمی را مطرح میکند: دقیقا چه چیزِ تجربهشده توسط جاندار، سود طول عمر ناشی از کاهش غذا را خنثی میکند؟ آیا فقط بوی غذا کافی است، یا سایر حواس—مثل حس لامسه و دریافتهای مکانیکال—نیز نقش مهمی دارند؟ پاسخ به این پرسش میتواند بینشهایی درباره چگونگی تنظیم طول عمر توسط محیط فراهم آورد و راهکارهای جدید برای تقلید از مزایای محدودیت غذایی بدون نیاز به رژیمهای سخت را ممکن سازد.
حس لامسه، چشایی و کلید fmo-2
تیم لیزر تمرکز خود را بر ژنی به نام fmo-2 گذاشت؛ ژنی که اولینبار در سال 2015 بهعنوان عامل ضروری و کافی برای طول عمر مرتبط با محدودیت غذایی در C. elegans شناخته شد. آنزیمِ محصول این ژن، تغییراتی در متابولیسم سلولی ایجاد میکند که به بقای کرمها در شرایط کمبود غذا کمک میکند؛ از جمله ارتقای مسیرهای دفاعی در برابر آسیب اکسیداتیو و بازتنظیم مصرف انرژی. مطالعات نشان دادهاند که بدون فعال شدن fmo-2، کرمها در شرایط کاهش غذا افزایش طول عمر قابلتوجهی نشان نمیدهند، که اهمیت این ژن را بهعنوان یک گرهگاه متابولیک روشن میسازد.
برای سنجش تأثیر حسها، پژوهشگران کرمها را روی سطحهایی قرار دادند که با دانههای میکروسکوپی پوشانده شده بود و بافت لمسی باکتریایی (E. coli) را تقلید میکرد. شبیهسازی حس لامسه بهتنهایی کافی بود تا فعالیت fmo-2 در روده کاهش یابد و مزایای طول عمری که معمولا در اثر محدودیت غذایی مشاهده میشود، تضعیف گردد. به عبارت دیگر: حتی حسِ نزدیک بودن به غذا میتواند ژنی را که به افزایش طول عمر کمک میکند، خاموش کند. این یافته نشان میدهد که دریافت مکانیکی محیط (تکسچر، فشار یا تماس سطحی) میتواند به طور مستقیم روی برنامههای ژنتیکی تأثیر گذارد و مسیرهای متابولیکی محافظتکننده را مسدود نماید.
با دنبال کردن مدار عصبی عمیقتر، تیم دریافت که ورودی مکانوسنسوری نورونهایی را فعال میکند که دوپامین و تیрамین آزاد میسازند؛ نوروترنسمیترهایی که نقش مهمی در تنظیم رفتار، انگیزش و پاسخ به غذا دارند. این انتقالدهندهها سپس سیگنالهایی به سمت روده ارسال میکنند و بیان fmo-2 را کاهش میدهند و برنامه متابولیکی محافظ مرتبط با محدودیت غذایی را خنثی مینمایند. این یافته محور نورونی-رودهای (neuro-intestinal axis) را بهعنوان یک مسیر کلیدی برای تنظیم طول عمر معرفی میکند که در آن مغز یا سلولهای حسی میتوانند پاسخهای متابولیکی سرتاسری را برنامهریزی کنند.
مبادلههای رفتاری: طول عمر رایگان نیست
در مطالعه پیگیری که در مجله Science Advances منتشر شد، همان گروه نشان دادند که دستکاری fmo-2 رفتار کرمها را نیز تغییر میدهد. کرمهایی که برای تولید بیشتر fmo-2 مهندسی شده بودند، نسبت به علامتهای مهم محیطی کمتر واکنش نشان دادند: آنها از باکتریهای زیانآور پرهیز نکردند و پس از یک روزهگرسنگی کوتاه، بهسرعت از تغذیه دست نمیکشیدند. برعکس، کرمهایی که فاقد fmo-2 بودند، کمتر محیط را کاوش میکردند. این تغییرات رفتاری با تغییراتی در متابولیسم تریپتوفان همراستا بود و نشان میداد که روشن شدن مسیرهای طول عمر میتواند شیمی مغز و فرایندهای تصمیمگیری را بازسازی کند.
این نتایج نشان میدهند که مداخله برای افزایش طول عمر پیامدهایی فراتر از صرفاً تغییر در فرایندهای سلولی دارد و میتواند الگوهای رفتاری و پاسخ به محیط را دستخوش تغییر کند. لیزر میگوید: «هرگونه مداخلهای برای افزایش طول عمر عوارض جانبی خواهد داشت—و ما معتقدیم یکی از این عوارض، تغییرات رفتاری است.» او و همکارانش پیشنهاد میکنند که اگر بتوان درمانهای افزایش طول عمر را با حمایتهای رفتاری یا مکملهای هدفدار ترکیب کرد، برخی از پیامدهای ناخواسته را میتوان کاهش داد. این ایده بر ضرورت رویکردهای چندوجهی برای مداخله در پیری تأکید میکند؛ رویکردهایی که هم سلامت بیولوژیک و هم توانایی سازگاری رفتاری را حفظ کنند.
این یافتهها برای انسانها چه معنایی دارد
یافتههای فوری مربوط به کرمهاست، اما اصل کلی آن تحریککننده است: ادراک حسی میتواند برنامههای متابولیکی را که پیری را کنترل میکنند، تنظیم کند. انسانها نیز سیگنالهای محیطی را به پاسخهای هورمونی و نوروترونسمیترال ترجمه میکنند—آدرنالین، دوپامین و دیگر مدولاتورهای عصبی که نقش مهمی در تنظیم متابولیسم، انگیزه و رفتار دارند. اگر مدارهای مشابهی در پستانداران و در نهایت انسانها وجود داشته باشند، ممکن است بتوان اثرات مفید محدودیت غذایی را بهصورت دارویی یا رفتاری شبیهسازی کرد بدون آنکه افراد مجبور به رعایت رژیمهای بسیار سخت شوند.
لیزر تصویری از آینده پیشنهاد میدهد که در آن داروها یا مداخلات هدفمند میتوانند «fmo-2 را القا کنند بدون اینکه غذا را از بدن بگیرند»، و بدینترتیب یک برنامه پاسخ به استرس مفید را فعال سازند که سلامت طولانیمدت (healthspan) را افزایش میدهد. با این حال، او با احتیاط اشاره میکند که نیاز به پژوهشهای بیشتر برای نگاشت کامل نقشهای fmo-2 و آنالوگهای احتمالی آن در مهرهداران قبل از توسعه درمانهای ایمن وجود دارد. به عبارت دیگر، ترجمه یافتهها از مدلهای ساده به انسان نیازمند زمان، تکرار و بررسی ایمنی و پیامدهای رفتاری است.
جزئیات آزمایشی و زمینه علمی
آزمایشها از ابزارهای ژنتیکی، نقشهبرداری عصبی و محیطهای لمسی کنترلشده استفاده کردند تا نقش حس لامسه را از سایر نشانهها مانند بو جدا کنند. این روششناسی اجازه داد تا پژوهشگران بهصراحت نشان دهند که تحریک مکانیکی ساده میتواند مسیرهای طول عمر را بازنویسی کند، حتی زمانی که ترکیبات شیمیایی معطوف به بوی غذا حذف شده یا ثابت نگه داشته شدهاند. مطالعه بر پایه یافتههای قبلی قرار میگیرد؛ برای مثال کار اسکات پلتچر در مگس میوه نشان داد که تنها بوی غذا میتواند مزیت بقای کاهش رژیم غذایی را از بین ببرد، و این کار جدید نشان میدهد که محرکهای لمسی نیز میتوانند به تنهایی بر مکانیزمهای طول عمر غلبه کنند.
از منظر فنی، مسیرِ شناختهشده شامل ارتباط نورونهای مکانوسنسوری با علامتدهی مونوآمینرژیک (دوپامین/تیرامین) و در نهایت تنظیم ژنهای رودهای است. این محور نورونی-رودهای در مطالعات پیری به حوزهای نوظهور تبدیل شده است: مغز محیط را حس میکند و پاسخهای متابولیکی کلبدنی را هماهنگ میسازد، که خود بر طول عمر تأثیر میگذارد. در بافت روده، تغییر در بیان ژنهایی مانند fmo-2 میتواند برنامههای آنابولیک و کاتابولیک را متعادل کند، مسیرهای سمزدایی را فعال سازد و ظرفیت بازیابی سلولی را افزایش یا کاهش دهد.
علاوه بر این، ارتباط بین متابولیسم تریپتوفان و رفتار اشاره میکند به تغییرات در مسیرهای سروتونرژیک و متابولیتهای بوردراکتیو که میتوانند بر تصمیمگیری برای کاوش یا اجتناب از منابع غذایی تاثیر بگذارند. این نشان میدهد که مداخله در مسیرهای طول عمر ممکن است از طریق تغییر منابع متابولیکی بر شبکههای عصبی تاثیر بگذارد و پیامدهایی پیچیده برای تعاملات اجتماعی، جستوجوی غذا و پاسخ به خطر داشته باشد.
دیدگاه کارشناسان
دکتر ماریا سانتوس، پژوهشگر فرضی در زمینه پیری و رابط علمی، اظهار داشت: «این مطالعات به شکلی ظریف نشان میدهند که چگونه رفتار و محیط به برنامههای مولکولی پیری بازخور میدهند. این هیجانانگیز است چون لایه جدیدی از کنترل—ادراک حسی—را معرفی میکند که میتواند هدفگذاری شود. اما همچنین یادآوری میکند که مداخلات پیری ممکن است نحوه تعامل موجودات با جهان را تغییر دهند، بنابراین متعادل کردن منافع و هزینههای رفتاری حیاتی خواهد بود.»
در گامهای بعدی، تیم لیزر قصد دارد سیگنالهای حسی اضافی از روده به مغز را نگاشت کند و بررسی کند آیا تکمیل مسیرهای متابولیکی متاثر میتواند عوارض رفتاری را جبران کند یا خیر. این پژوهش میتواند به توسعه درمانهای چندوجهی منجر شود که متابولیسم را به سوی تابآوری سوق میدهند بدون آنکه توانایی سازگاری موجود زنده با محیط را محدود کنند. به عبارت دیگر، هدف طراحی مداخلاتی است که هم مزایای زیستی افزایش طول عمر را فراهم آورند و هم انعطافپذیری رفتاری را حفظ نمایند.
در سطح وسیعتر، این یافتهها به چگونه تفکر ما درباره استراتژیهای ضدپیری جهت میدهند: بهجای تمرکز صرف بر مسیرهای سلولی منفرد، باید شبکههای حس-عصبی-متابولیکی و پیامدهای رفتاری آنها را نیز مدنظر قرار داد. برای مثال، اگر در پستانداران آنالوگهایی از fmo-2 وجود داشته باشند که بتوان آنها را دارویی فعال کرد، لازم است بررسی شود که این فعالسازی چه تاثیری بر انگیزش، یادگیری و رفتارهای اجتنابی خواهد داشت. همینطور، توسعه داروهای هدفمند یا مداخلات رفتاری که سیگنالهای حسی را تعدیل کنند (مثل ممانعت از سیگنالهای بویایی یا تنظیم محرکهای مکانیکی محیط) میتواند راهکارهایی کمتر تهاجمی برای «شبیهسازی» محدودیت غذایی فراهم آورد.
در نهایت، این خط پژوهشی بر اهمیت تلفیق علوم اعصاب، زیستشناسی مولکولی، متابولیسم و علوم رفتاری تاکید میکند تا فهمی جامع از پیری و طول عمر حاصل شود؛ فهمی که برای طراحی مداخلات موثر و ایمن در انسان ضروری است.
منبع: scitechdaily
نظرات
نووا_x
اگر واقعی باشه، یعنی طراحی محیط و محرکها میتونن تاثیر درمانی داشته باشن. سریع نتیجه نگیرن، اما هیجان دارم!
داNیکس
معقول به نظر میاد، ولی اینکه بخوان با دارو جای رژیم سخت رو بگیرن، یه فاصلهٔ بزرگ داره، شکاکم ولی امیدوار
پمپزون
من تو آزمایشگاه یه چیزایی شبیهش دیدم، حس محیط واقعا متابولیسم رو عوض میکنه، باید بیشتر روش کار شه، عجله نکنیم
امیر
ایده جذابه ولی مراقب پیامدهای رفتاری باشید، افزایش طول عمر ممکنه با هزینهٔ تغییر رفتار بیاد، فکر کنید
بیوانیکس
جالب که محور نورونی رودهای اینقدر تاثیرگذاره، ولی ترجمهٔ این یافتهها به انسان طول میکشه، صبور باشیم
کوینپی
این فقط تو کرمه؟ یا واقعا تو پستانداران هم دیده میشه؟ من شک دارم، نیاز به تکرار و شواهد بیشتره
ارسال نظر