معکوس کردن پیری مغز با نوعی پروتئین

انسان‌ها تنها موجوداتی نیستند که با بالارفتن سن دچار فراموشی می‌شوند؛ مگس‌های میوه نیز چنین معضلی دارند ولی ازآنجایی‌که مگس‌های میوه فقط حدود ۲ ماه عمر می‌کنند، می‌توانند الگوی مفیدی برای درک زوال شناختی ناشی از افزایش سن باشند.

به گزارش دیجیاتو، پژوهش جدیدی که در ژورنال «Nature Communications» چاپ شده است، نشان می‌دهد وقتی پروتئین ساختاری رایج سلولی به نام «F-actin» (اف-اکتین) یا «اکتین رشته‌ای» در مغز انباشته می‌شود، فرایندی کلیدی را مهار می‌کند که اجزای غیرضروری یا ناکارآمد را از سلول‌ها ازجمله DNA، چربی‌ها و پروتئین‌ها حذف می‌کند. بر اثر انباشت این مواد زائد، عملکرد‌های عصبی کاهش یافته و به زوال شناختی منجر می‌شود. حالا پژوهشگران توانسته‌اند با دست‌کاری چند ژن خاص در سلول‌های عصبی مگس میوه، از تجمع اف-اکتین جلوگیری و بازیافت سلولی را حفظ کنند و طول عمر طبیعی مگس‌های میوه را تقریباً ۳۰ درصد افزایش دهند.

اکتین خانواده‌ای از پروتئین‌هاست که به شکل‌دهی سلول‌ها کمک می‌کند و در سراسر بدن به‌وفور یافت می‌شود. اف-اکتین رشته‌هایی را شکل می‌دهد که برای حفظ ساختار سلولی و بسیاری از عملکرد‌های دیگر سلول ضروری هستند. محققان به سرپرستی «ادوارد تد اشمید»، پژوهشگر سابق پسادکترا در آزمایشگاه «دیوید واکر»، متوجه انباشت اف-اکتین در مغز مگس‌های میوه سالخورده شدند و این پرسش را مطرح کردند که آیا این امر به پیری مغز و ازدست‌دادن سلامت کلی ارگانیسم سرعت می‌بخشد یا خیر.

پژوهشگران ۲ سرنخ اولیه از همبستگی بین اف-اکتین و پیری پیدا کردند:

سرنخ اول: مگس‌هایی که از رژیم غذایی محدود استفاده می‌کردند هم عمر طولانی‌تری داشتند هم انباشت اف-اکتین کمتری در مغزشان وجود داشت.

سرنخ دوم: هنگامی که مگس‌های میوه برای افزایش طول عمر تحت درمان با دارویی شناخته‌شده به نام «راپامایسین» قرار گرفتند، اف-اکتین کمتری در مغز مگس‌های مسن تشکیل شد.

واکر، نویسنده ارشد و استاد زیست‌شناسی و فیزیولوژی تلفیقی UCLA، می‌گوید: «ولی این فقط یک همبستگی است، نه علتی مستقیم که اف-اکتین برای پیری مغز زیان‌آور است. برای پی‌بردن به مقوله علیت، ما به ژنتیک روی آوردیم.»

ازآنجایی‌که ژنوم مگس میوه کامل توالی‌یابی و مطالعه شده است، این گروه توانست ژن‌های مگس میوه پیر را که نقش مهمی در انباشت رشته‌های اکتین ایفا می‌کند، هدف قرار دهد. یکی از این ژن‌ها ژنی به نام «Fhos» است که عضوی از خانواده پروتئین‌هایی است که رشته‌های اکتین را بلند و سازماندهی می‌کنند.

اشمید، محقق کنونی مؤسسه علوم زیستی آرکانزاس و استادیار دانشگاه ایالتی آرکانزاس، می‌گوید: «وقتی بیان Fhos را در نورون‌های پیر کاهش دادیم، از انباشت اف-اکتین در مغز جلوگیری شد. این امر به ما امکان می‌دهد پژوهشمان را گسترش دهیم؛ زیرا اکنون، ما راه مستقیمی برای هدف قراردادن انباشت اف-اکتین در مغز و مطالعه نحوه تأثیر آن بر روند پیری داشتیم.»

بااینکه مداخله ژنتیکی فقط نورون‌ها را هدف قرار داد، سلامت کلی مگس‌ها را بهبود بخشید. آنها ۲۵ تا ۳۰ درصد بیشتر عمر کردند، درحالی‌که نشانه‌هایی از بهبود عملکرد مغز و همین‌طور شاخص‌های بهبود سلامت در سایر اندام‌ها را نشان دادند. جلوگیری از انباشت اف-اکتین از عملکرد شناختی محافظت می‌کند که نشان می‌دهد این تجمع توانایی‌های شناختی را در سنین بالا کاهش می‌دهد.

واکر می‌گوید: «مگس‌ها با افزایش سن فراموش‌کارتر می‌شوند و توانایی آنها در یادگیری و یادآوری در میان‌سالی کاهش می‌یابد، درست مانند انسان‌ها. اگر از انباشت اف-اکتین جلوگیری کنیم، به مگس‌ها کمک می‌کند وقتی پیر می‌شوند، یاد بگیرند و به یاد بیاورند که به ما می‌گوید انباشت اکتین خوش‌خیم نیست.»

پژوهش‌های بیشتر نشان داد اف-اکتین با «سیستم دفع زباله سلولی» بدن تداخل دارد. پروتئین‌های آسیب‌دیده یا اضافی و سایر اجزای داخل سلول در فرایندی به نام «اتوفاژی» تجزیه می‌شوند. پژوهش‌های مربوط به سالمندی نشان داده مسیر‌های اتوفاژی با افزایش سن کمتر فعال می‌شوند، اما هیچ‌کس دقیقاً دلیل آن را نمی‌دانست. حالا این مطالعه جدید نشان داده جلوگیری از انباشت اف-اکتین منجر به اتوفاژی بسیار فعال‌تری در مغز مگس‌های میوه سالخورده می‌شود. نویسنده‌ها دریافتند اگر اف-اکتین را حذف کنند، اما اتوفاژی را نیز غیرفعال کنند، روند پیری کند نمی‌شود. پژوهشگران همچنین نشان دادند اختلال اف-اکتین در مغز مگس‎‌های میوه سالخورده می‌تواند اتوفاژی مغز را به سطوح جوانی بازگرداند و برخی مسیر‌های پیری سلول‌های مغز را معکوس کند.

این یافته‌ها ممکن است خبر خوبی برای مگس‌های میوه سالخورده با کاهش اف-اکتین در مغزشان باشد، اما هنوز در انسان ثابت نشده است و مداخلات درحال‌توسعه برای جلوگیری از انباشت اف-اکتین در انسان ممکن است چالش‌برانگیزتر باشد. اما این کشف پژوهشگران را به‌سمت مسیر پربار جدیدی برای زندگی سالم‌تر در دوران پیری هدایت می‌کند.

واکر می‌گوید: «بیشتر ما در زمینه مطالعات پیری بر افزایش طول عمر تمرکز کرده‌ایم تا آنچه آن را طول عمر سالم می‌نامیم. ما می‌خواهیم به مردم کمک کنیم سلامتی و کیفیت زندگی بالایی داشته باشند و درعین‌حال نیز طول عمر را افزایش دهیم. مطالعه ما عملکرد شناختی و گوارشی، سطح فعالیت و طول عمر کلی مگس‌های میوه را بهبود بخشید و امید‌ها را برای آنچه ممکن است در انسان بتوانیم به دست آوریم، افزایش داد.»