ترکیبی که می‌تواند باعت کند شدن روند پیری شود

پیش‌بینی می‌شود بار اقتصادی و بهداشتی که بیماری‌های مرتبط با افزایش سن به جوامع تحمیل می‌کنند، در چند دهه آینده افزایش یابد. با وجود این، براساس پژوهش‌هایی که در سال گذشته انجام شد، امکان دارد کند کردن روند پیری در آینده محقق شود. پژوهشگران با بررسی‌های خود در مورد پیری بدن، ادعا می‌کنند که شاید کُند کردن روند پیری در آینده ممکن شود.

دانشمندان «مدرسه پزشکی هاروارد»(HMS) به بررسی دلیل پیری پرداخته‌اند و یک راه ممکن را برای معکوس کردن آن شناسایی کرده‌اند. آن‌ها در آزمایش‌هایی که روی موش‌ها انجام شد، نشان دادند که مشکلات رخ‌ داده در اپی‌ژنتیک، علائم پیری را تحریک می‌کنند و راه‌اندازی مجدد می‌تواند آنها را معکوس کند و شاید طول عمر را افزایش دهد.

ژنوم ما شامل نقشه کاملی از DNA است که در تک‌تک سلول‌های بدن ما یافت می‌شود اما این تصویر کامل نیست، بلکه یک لایه اطلاعات اضافی به نام اپی‌ژنوم، بالای آن قرار دارد و کنترل می‌کند که کدام ژن در انواع گوناگون سلول‌ها روشن و خاموش شود. گویی همه سلول‌های بدن ما براساس یک دفتر راهنمای عملیاتی کار می‌کنند که همان ژنوم است اما اپی‌ژنوم مانند فهرستی از مطالب است که سلول‌های گوناگون را به فصل‌های مختلفی هدایت می‌کند که همان ژن‌ها هستند. از این گذشته، سلول‌های ریه به دستورالعمل‌هایی نیاز دارند که بسیار متفاوت با سلول‌های قلب هستند.

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

تغییرات اپی‌ژنتیکی با سرعت پیری بیولوژیکی مرتبط هستند اما اینکه آیا آنها علائم پیری را نشان می‌دهند یا خود یک علامت هستند، هنوز مشخص نبود.

در سلول‌های پستانداران، کروموزوم‌ها در هر دقیقه یک میلیون شکست DNA را پشت سر می‌گذارند و عوامل اپی‌ژنتیکی پیش از بازگشت به مکان‌های اصلی خود، ترمیم‌ها را به سرعت هماهنگ می‌کنند. این گروه پژوهشی، موش‌هایی را مهندسی کردند که شکست DNA را با سرعتی سه برابر سریع‌تر از اندازه معمول پشت سر می‌گذاشتند.

پژوهشگران با گذشت زمان دریافتند که عوامل اپی‌ژنتیک بیشتر آشفته می‌شوند و پس از ترمیم شکستگی‌های DNA به خانه برنمی‌گردند. این کار به درهم‌ریختگی اپی‌ژنوم منجر می‌شود. موش‌ها در شش ماهگی، علائم فیزیکی پیری را نشان دادند و به نظر می‌رسید که وضعیت سلامتی بسیار بدتری در مقایسه با موش‌های هم سن و سال ویرایش‌نشده دارند.

آزمایش یک درمان احتمالی برای معکوس کردن روند پیری

پژوهشگران می‌گویند که با این پژوهش، نقش اپی‌ژنوم در پیری را تایید کرده‌اند. گام بعدی آزمایش این بود که آیا می‌توان کاری را در مورد این مشکل انجام داد یا خیر. پژوهشگران، یک ترکیب ژن‌درمانی از سه ژن به نام‌های «Oct۴»، «Sox۲» و «Klf۴» را آزمایش کردند. این ژن‌ها در سلول‌های بنیادی فعال هستند و پژوهشگران در پژوهش پیشین خود دریافتند که می‌توان از آن‌ها برای بازگرداندن بینایی به موش‌های مبتلا به آب‌سیاه مرتبط با افزایش سن استفاده کرد.

در این مورد، موش‌های ICE کاهش چشمگیری را در نشانگرهای زیستی پیری تجربه کردند. اپی‌ژنوم آن‌ها از هم گسیخته شد و بافت‌ها و اندام‌های آن‌ها را به حالت جوانی برگرداند. «دیوید سینکلر»(David Sinclair)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این کار مانند راه‌اندازی مجدد یک رایانه خراب است و یک برنامه اپی‌ژنتیکی را راه انداخت که سلول‌ها را به بازیابی اطلاعات اپی‌ژنتیکی 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 بیماری‌های ناشی از این فرآیند طبیعی را می‌توان به طور مؤثرتری درمان کرد. سینکلر در یک توییت نوشت: اگر نتیجه به دست آمده درست باشد، بدان معناست که سرطان، دیابت و آلزایمر ممکن است همان علت زمینه‌ای داشته باشند. بدین ترتیب، می‌توان علت را برای درمان بیماری‌های 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 پیش‌چاپ که هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است، همان ترکیب ژن‌درمانی را روی موش‌های مسن به کار گرفت که در سنی معادل ۷۷ سال در انسان هستند. این موش‌ها ۹ درصد بیشتر از موش‌های درمان‌نشده عمر کردند.

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 داده‌اند.

پژوهشگران نشان داده‌اند که ترکیبی از «آمینولولینیک-۵ اسید»(۵-ALA) هیدروکلرید و «سدیم فروس سیترات» (SFC)، روند کاهش عضله مرتبط با پیری را در مگس‌های میوه کند می‌کند و به آهسته‌تر شدن روند کاهش فعالیت حرکتی و طول عمر بیشتر منجر می‌شود. این ترکیب در آزمایش‌ها، 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 گزینه‌های درمانی در جهت کند کردن پیری عضلات کمک کند.

عضلات سالم برای داشتن یک زندگی سالم حیاتی هستند اما برای همیشه دوام ندارند. ضعف ناشی از افزایش سن می‌تواند به بروز مشکلاتی مانند راه رفتن آهسته‌تر، کاهش قدرت، افزایش زمین خوردن و آسیب دیدن منجر شود که برخی از آن‌ها ممکن است 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 «آدنوزین‌تری فسفات»(adenosine triphosphate) محسوب می‌شود 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 دلیل کاهش عملکرد میتوکندری است.

دانشمندان در پژوهش‌های مهمی که طی دهه گذشته انجام دادند، دریافتند که پوسیدگی میتوکندری در سلول‌های کشت شده را می‌توان با افزودن ترکیبی از دو ماده شیمیایی ۵-ALA و SFC کاهش داد. ۵-ALA در بیوشیمی به عنوان نقطه آغاز چرخه پورفیرین شناخته شده است که به تولید «هِم»(Heme) منجر شود. هِم، یک ترکیب کلیدی پیش‌ساز 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 می‌تواند در یک محیط درمانی برای کمک به کند کردن روند زوال عضلانی مرتبط با افزایش سن استفاده شود. آن‌ها در این پژوهش نشان داده‌اند که این ترکیب می‌تواند بر سلامت عضلانی «مگس سرکه» یا «دروزوفیلا»(Drosophila) تأثیر بگذارد. آنها از طریق مخلوط کردن مواد شیمیایی با غذای مگس دریافتند مگس‌هایی که با این ترکیب تغذیه می‌شوند، به مرور زمان کاهش کمتری را در عملکرد حرکتی نشان می‌دهند و طول عمر بیشتری دارند.

پژوهشگران با نگاه کردن به عضلات مگس‌ها زیر میکروسکوپ دریافتند که ساختار میوفیبرهایی که بافت عضلانی مگس‌های مسن‌تر را تشکیل می‌دهند، بیشتر به بافت عضلانی مگس‌های جوان‌تر شبیه است.

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

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

کند کردن روند پیری سلول با کمک اکسیدکننده‌ها

محققان «دانشگاه فناوری چالمرز» سوئد در مطالعه اخیرشان اظهار کرده‌اند اکسیدکننده‌ها می‌توانند روند پیری سلول را کند کنند. اکسید کننده‌ها(Oxidants) همانند گونه‌های اکسیژن واکنش پذیر، می‌توانند به سلول‌های موجودات زنده آسیب برسانند و با پیری مرتبط هستند.

محققان «دانشگاه فناوری چالمرز» سوئد در مطالعه اخیرشان اظهار کرده‌اند اکسیدکننده‌ها می‌توانند روند پیری سلول را کند کنند.

اما مطالعه اخیر دانشمندان سوئدی نشان داده است که سطح پایین اکسید کننده هیدروژن پراکسید یا آب‌اکسیژنه می‌تواند آنزیمی را تحریک کند که روند پیری سلول‌های مخمر را کند می‌کند. آنتی اکسیدان‌ها با وجود اکسید کننده‌های خنثی کننده ممکن است با مولکول‌های اساسی بدن واکنش نشان دهند و عملکردهای بیولوژیکی آن‌ها را مختل کنند.

مقادیر زیادی اکسید کننده می‌تواند باعث آسیب شدید به دی.ان.ای به ویژه غشای سلول و پروتئین‌ها شود. بنابراین سلول‌های ما مکانیسم‌های دفاعی قدرتمندی برای خلاص شدن از شر این اکسید کننده‌ها ایجاد کرده‌اند. پیش از این، تنها بُعد آسیب‌زا و مضر اکسید کننده‌ها شناخته شده بود اما اکنون دانشمندان شروع به درک عملکردهای مثبت اکسید کننده‌ها نیز کرده‌اند.

در یک مطالعه جدید، دانشمندان نشان دادند که اکسید کننده هیدروژن پراکسید یا آب‌اکسیژنه می‌تواند روند پیری سلول‌های مخمر را کاهش دهد. طی این مطالعه دانمشندان آنزیم «Tsa۱» را که بخشی از یک گروه آنتی اکسیدان به نام پروکسی‌ردوکسین است، مورد بررسی قرار دادند.

پروکسی‌ردوکسین‌ها آنزیم‌های مهارکننده هیدروژن پراکسید یا آب‌اکسیژنه هستند که کار سیگنال دهی و شپرون هیدروژن پراکسید یا آب‌اکسیژنه را نیز انجام می‌دهند. در مخمر، مقدار زیادی سیتوزول پروکسی‌ردوکسین «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 پروتئین‌ها کمک می‌کند.

«میکائیل مولین»(Mikael Molin) رهبر گروه تحقیقاتی دانشکده زیست‌شناسی و مهندسی زیست‌شناسی دانشگاه چالمرز گفت: مطالعات قبلی بر روی این آنزیم‌ها نشان داده است که آنها در دفاع سلول‌های مخمری در برابر اکسید کننده‌های مضر شرکت می‌کنند. اما پراکسیروکسین‌ها همچنین در صورت محدود شدن کالری به سلول‌ها کمک می‌کنند تا طول عمر آنها افزایش یابد.

سازوکارهای موجود در پس این عملکردها هنوز به طور کامل درک نشده‌اند. محققان همچنین نشان داده‌اند که تحریک فعالیت پروکسی‌ردوکسین 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 می‌کنند را کاهش می‌دهد.

«سسیلیا پیکازو»(Cecilia Picazo)، محقق مقطع فوق دکترا این مطالعه گفت: اکنون ما عملکرد جدیدی از Tsa۱ پیدا کرده‌ایم. پیش از این، ما فکر می‌کردیم که این آنزیم، گونه‌های واکنش اکسیژن را خنثی می‌کند. اما اکنون ما نشان دادیم که Tsa۱ برای مشارکت در روند کاهش سرعت پیری سلول‌های مخمر، با مقدار مشخصی از هیدروژن پراکسید تحریک می‌شود.

دانشمندان اکنون به درک مکانیسم‌هایی که چگونه اکسید کننده‌ها می‌توانند روند پیری را کند کنند نزدیک شده‌اند که این موضوع می‌تواند به انجام مطالعات بیشتری در زمینه توسعه داروهای محرک پروکسی‌ردوکسین و آزمایش اینکه آیا بیماری‌های مرتبط با افزایش سن توسط داروهای دیگری که اثرات مثبت اکسیدکننده‌ها را در بدن افزایش می‌دهند، کاهش می‌یابند 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 می‌تواند طول عمر را افزایش دهد. آن‌ها با مهار این آنزیم در بدن مگس‌ها و کرم‌ها توانستند طول عمر آن‌ها را افزایش دهند. این آنزیم در انواع پستانداران از جمله انسانها نیز وجود دارد.

«Pol lll» آنزیمی است که برای رشد سلول‌ها ضروری است و تقریبا در تمام سلول‌ها 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 موش‌ها را افزایش داد، پژوهشگران، بررسی نقش این آنزیم در پیری را آغاز کرده‌اند.