تنظیم کردن یک واکنش در سلول‌ها برای کند کردن پیری

دانشمندان "دانشگاه فناوری نانیانگ" (NTU) سنگاپور دریافته‌اند هنگامی که واکنش استرس در سلول‌ها، در سنین پس از تولید مثل فعال می‌شود، می‌تواند کلید کُند کردن پیری و افزایش طول عمر باشد.

دانشمندان در بررسی‌های آزمایشگاهی روی نوعی کرم لوله‌ای که شباهت‌هایی به انسان دارد، دریافتند که فعال کردن این واکنش استرس در کرم‌های مسن به واسطه تغذیه با رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا، طول عمر آنها را در مقایسه با کرم‌هایی که با رژیم غذایی معمولی تغذیه می‌شوند، افزایش می‌دهد.

به گفته این گروه پژوهشی، این نخستین بار است که ارتباطی بین واکنش استرس و پیری کشف می‌شود.

اگرچه باید پژوهش‌های بیشتری برای دستیابی به درک عمیق‌تر در مورد این موضوع انجام شوند اما دانشمندان گفتند که یافته‌های آنها، روزنه‌ای را به سوی توسعه درمان‌هایی باز می‌کند که می‌توانند آغاز پیری را به تاخیر بیندازند یا حتی با اختلالات ناشی از افزایش سن مانند سرطان، زوال عقل و سکته مقابله کنند.

پروفسور "گیوم تیبو" (Guillaume Thibault)، زیست‌شناس سلولی دانشکده علوم زیستی دانشگاه فناوری نانیانگ و سرپرست این پژوهش گفت: پیری یک عامل خطر مهم برای انواع آسیب‌های انسانی، از بیماری‌های متابولیک مانند دیابت تا سرطان گرفته تا بیماری‌های عصبی است. از منظر بهداشت عمومی، تعیین مسیرهای سلولی که زیربنای فرآیند پیری هستند، می‌تواند ما را یک گام به توسعه راهبردهای جدیدی برای درمان اختلالات مرتبط با افزایش سن نزدیکتر کند.

وی افزود: اگرچه پژوهش ما نشان داد که یک رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا می‌تواند برای کُند کردن روند پیری و افزایش طول عمر در کرم‌های مسن سودمند باشد اما ما توصیه نمی‌کنیم که جمعیت سالخورده اکنون به رژیم غذایی با قند بالا روی بیاورند. آن چه پژوهش ما نشان می‌دهد، این است که تحریک برخی از واکنش‌های استرس در سلول‌ها ممکن است به افزایش طول عمر بیانجامد و فعال کردن این واکنش با دارو ممکن است برای کاهش سرعت پیری سلولی حیاتی باشد.

دانشمندان علاوه بر نشان دادن اثر تنظیم کردن واکنش استرس در کرم‌های مسن، دریافتند هنگامی که همین واکنش در کرم‌های جوانی که از رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا تغذیه می‌کنند، خاموش می‌شود، به آنها کمک می‌کند تا بیشتر از کرم‌هایی با رژیم غذایی معمولی زندگی کنند.

پروفسور "رونگ لی" (Rong Li)، مدیر "مؤسسه مکانوبیولوژی" (Mechanobiology Institute) در "دانشگاه ملی سنگاپور" (NUS)، به ‌عنوان یک متخصص مستقل گفت: بیماری‌های متابولیک در صورت عدم درمان، عواقب جدی برای افراد مسن دارند. این پژوهش تأثیرگذار است زیرا دانشمندان یک مسیر سلولی را شناسایی کرده‌اند که بر طول عمر حیواناتی که با رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا تغذیه می‌کنند، تاثیر می‌گذارد.

وی افزود: دانشمندان دریافتند که مهار کردن این مسیر، طول عمر این حیوانات را به طور چشمگیری افزایش می‌دهد. بنابراین، آنها باور دارند که هدف قرار دادن این مسیر ممکن است طول عمر انسان‌های مبتلا به اختلال متابولیک را افزایش دهد.

این پژوهش، با ستون تحقیقاتی برنامه راهبردی پنج ساله دانشگاه موسوم به "NTU2025" هم‌راستا است که بر سلامت و جامعه به عنوان یک حوزه دارای پتانسیل تأثیرات فکری و اجتماعی قابل توجه تمرکز دارد.

هنگامی که عوامل استرس‌زا باعث ایجاد پروتئین‌های مشکل‌ساز در سلول می‌شوند، سلول‌ها یک واکنش استرس را ایجاد می‌کنند. این واکنش، به پاکسازی پروتئین‌های مشکل‌ساز می‌پردازد تا تعادل را در سلول برقرار کند.

همچنین، پیری می‌تواند به تجمع پروتئین‌های بازشده منجر شود که دلیل آن، کاهش طبیعی توانایی سلول برای تولید پروتئین‌های سالم است و همین موضوع، واکنش استرس را تحریک می‌کند.

پیری سالم‌تر

دانشمندان برای بررسی این که واکنش استرس چگونه بر طول عمر حیوانات تأثیر می‌گذارد، این واکنش را با استفاده از گلوکز در کرم‌های لوله‌ای بالغ موسوم به "کرم الگانس" (Caenorhabditis elegans) القا کردند. اگرچه کرم الگانس از نظر کالبدشناسی، به طور قابل توجهی ساده‌تر از انسان است اما بر بسیاری از ژن‌هایی تکیه دارد که انسان آنها را برای کنترل تقسیم سلول‌ها و برنامه‌ریزی مرگ سلول‌های معیوب به کار می‌گیرد.

دانشمندان برخی از کرم‌ها را در دو مرحله مختلف زندگی، با رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا تغذیه کردند؛ در جوانی یعنی در آغاز بزرگسالی و در سنین پس از تولید مثل یعنی زمانی که کرم‌ها پیر شده‌اند و نه بارورتر. یک گروه کنترل‌شده از کرم‌ها نیز در تمام مدت با یک رژیم غذایی معمولی تغذیه شدند.

دانشمندان دریافتند کرم‌های پیری که رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا را دریافت کرده‌اند، ۲۴ روز عمر می‌کنند. این تقریبا دوبرابر عمر کرم‌های جوانی بود که با رژیم غذایی مشابه تغذیه شدند. کرم‌هایی که رژیم غذایی معمولی داشتند، ۲۰ روز زنده ماندند.

کرم‌های پیری که رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا داشتند، در مقایسه با کرم‌هایی که رژیم غذایی معمولی داشتند، علاوه بر عمر طولانی‌تر، چابک‌تر بودند و سلول‌های ذخیره انرژی بیشتری داشتند که نشان‌دهنده پیری سالم‌تر است.
دانشمندان یک روز پس از تغذیه کرم‌ها با رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا، فعالیت سه نشانگر استرس را که هر کدام مسئول یک مسیر سلولی بودند، زیر نظر گرفتند. آنها دریافتند که یکی از نشانگرهای استرس موسوم به "IRE1"، در کرم‌های جوان به طور قابل توجهی فعال‌تر از کرم‌های مسن است.

زمانی که دانشمندان ژن رمزگذار IRE1 را در کرم‌ها حذف کردند تا مسیر سلولی آغازگر استرس را خاموش کنند، دریافتند کرم‌های جوانی که از روز نخست با رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا تغذیه شده‌اند، ۲۵ روز عمر می‌کنند. این نتیجه نشان می‌دهد افزایش فعالیت نشانگر استرس IRE1 که در کرم‌های جوانی که از روز نخست با رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا تغذیه می‌شدند، مشاهده می‌شد، مسئول کوتاه کردن طول عمر آنها است.

تیبو گفت: ما باور داریم رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا که به کرم‌های مسن داده می‌شود، واکنش آنها را تحریک می‌کند و مسیرهای سلولی خاصی را فعال می‌سازد. این رژیم غذایی نه تنها با استرس ناشی از گلوکز اضافی، بلکه با سایر استرس‌های ناشی از افزایش سن نیز مقابله می‌کند و ثبات سلولی را دوباره به دست می‌آورد.

وی افزود: در مقابل، کرم‌های جوانی که تحت رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا قرار گرفتند، به دلیل فعال شدن بیش از اندازه IRE1، استرس را در سلول‌ها برانگیختند. این فعال‌سازی بلندمدت باعث شد سلول‌ها، مرگ سلولی را آغاز کنند.

تیبو ادامه داد: یافته‌ها نشان می‌دهند دارویی که فعالیت IRE1 را کاهش دهد و در عین حال، فعالیت دو نشانگر استرس دیگر را بیشتر کند، شاید برای کاهش پیری سلولی و افزایش طول عمر مناسب باشد.

برای تشریح بیشتر مکانیسم پیچیده ورای افزایش طول عمر حاصل از رژیم غذایی حاوی گلوکز بالا و همچنین، بررسی نحوه تعامل این مکانیسم با سایر فرآیندها در سلول‌ها، باید پژوهش‌های بیشتری روی کرم‌های لوله‌ای انجام شوند.

این پژوهش، در مجله "Nature Communications" به چاپ رسید.

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی کلينيک