ترکیبی که می تواند باعت کند شدن روند پیری گردد - وبلاگ وکیل من

به گزارش وبلاگ وکیل من، پیری چالش مهمی برای همه جوامع است. با توجه به اینکه جمعیت دنیا به سرعت در حال پیر شدن است، بعضی احتمال می دهند تا سال 2050 برای اولین بار بر روی کره زمین، تعداد افراد مسن به میزان تعداد بچه ها زیر 15 سال باشد.

پیش بینی می گردد بار مالی و بهداشتی که بیماری های مرتبط با افزایش سن به جوامع تحمیل می نمایند، در چند دهه آینده افزایش یابد. با وجود این، براساس پژوهش هایی که در سال گذشته انجام شد، امکان دارد کند کردن روند پیری در آینده محقق گردد. پژوهشگران با آنالیز های خود در خصوص پیری بدن، ادعا می نمایند که شاید کُند کردن روند پیری در آینده ممکن گردد.

دانشمندان مدرسه پزشکی هاروارد(HMS) به آنالیز دلیل پیری پرداخته اند و یک راه ممکن را برای معکوس کردن آن شناسایی نموده اند. آن ها در آزمایش هایی که روی موش ها انجام شد، نشان دادند که مسائل رخ داده در اپی ژنتیک، علائم پیری را تحریک می نمایند و راه اندازی مجدد می تواند آنها را معکوس کند و شاید طول عمر را افزایش دهد.

ژنوم ما شامل نقشه کاملی از DNA است که در تک تک سلول های بدن ما یافت می گردد اما این تصویر کامل نیست، بلکه یک لایه اطلاعات اضافی به نام اپی ژنوم، بالای آن واقع شده است و کنترل می نماید که کدام ژن در انواع گوناگون سلول ها روشن و خاموش گردد. گویی همه سلول های بدن ما براساس یک دفتر راهنمای عملیاتی کار می نمایند که همان ژنوم است اما اپی ژنوم مانند فهرستی از مطالب است که سلول های گوناگون را به فصل های مختلفی راهنمایی می نماید که همان ژن ها هستند. از این گذشته، سلول های ریه به دستورالعمل هایی احتیاج دارند که بسیار متفاوت با سلول های قلب هستند.

عوامل محیطی و سبک زندگی مانند رژیم غذایی، ورزش و حتی تجربیات دوران کودکی می توانند بیان اپی ژنتیک را در طول زندگی ما تغییر دهند. تغییرات اپی ژنتیکی با سرعت پیری بیولوژیکی مرتبط هستند اما اینکه آیا آنها علائم پیری را نشان می دهند یا خود یک علامت هستند، هنوز معین نبود. پژوهشگران در این پروژه، آزمایش هایی را روی موش ها انجام دادند تا پاسخ را متوجه شوند. آنها با استفاده از سیستمی به نام تغییرات القایی در اپی ژنوم(ICE)، روند طبیعی آسیب و ترمیم DNA را در موش ها سرعت بخشیدند تا آنالیز نمایند که آیا این کار باعث تسریع علائم پیری می گردد یا خیر.

تغییرات اپی ژنتیکی با سرعت پیری بیولوژیکی مرتبط هستند اما اینکه آیا آنها علائم پیری را نشان می دهند یا خود یک علامت هستند، هنوز معین نبود.

در سلول های پستانداران، کروموزوم ها در هر دقیقه یک میلیون شکست DNA را پشت سر می گذارند و عوامل اپی ژنتیکی پیش از بازگشت به مکان های اصلی خود، ترمیم ها را به سرعت هماهنگ می نمایند. این گروه پژوهشی، موش هایی را مهندسی کردند که شکست DNA را با سرعتی سه برابر سریع تر از میزان معمول پشت سر می گذاشتند.

پژوهشگران با گذشت زمان دریافتند که عوامل اپی ژنتیک بیشتر آشفته می شوند و پس از ترمیم شکستگی های DNA به خانه برنمی گردند. این کار به درهم ریختگی اپی ژنوم منجر می گردد. موش ها در شش ماهگی، علائم فیزیکی پیری را نشان دادند و به نظر می رسید که شرایط سلامتی بسیار بدتری در مقایسه با موش های هم سن و سال ویرایش نشده دارند.

آزمایش یک درمان احتمالی برای معکوس کردن روند پیری

پژوهشگران می گویند که با این پژوهش، نقش اپی ژنوم در پیری را تایید نموده اند. گام بعدی آزمایش این بود که آیا می توان کاری را در خصوص این مشکل انجام داد یا خیر. پژوهشگران، یک ترکیب ژن درمانی از سه ژن به نام های Oct4، Sox2 و Klf4 را آزمایش کردند. این ژن ها در سلول های بنیادی فعال هستند و پژوهشگران در پژوهش پیشین خود دریافتند که می توان از آن ها برای بازگرداندن بینایی به موش های مبتلا به آب سیاه مرتبط با افزایش سن استفاده کرد.

در این مورد، موش های ICE کاهش چشمگیری را در نشانگرهای زیستی پیری تجربه کردند. اپی ژنوم آن ها از هم گسیخته شد و بافت ها و اندام های آن ها را به حالت جوانی برگرداند. دیوید سینکلر(David Sinclair)، پژوهشگر ارشد این پروژه گفت: این کار مانند راه اندازی مجدد یک رایانه خراب است و یک برنامه اپی ژنتیکی را راه انداخت که سلول ها را به بازیابی اطلاعات اپی ژنتیکی که در جوانی داشتند، راهنمایی کرد. این کار، یک تنظیم مجدد دائمی است.

پژوهشگران باور دارند که این کشف بسیار بزرگ است. به واسطه مقابله با پیری، بسیاری از بیماری های ناشی از این فرآیند طبیعی را می توان 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 دلیل زمینه ای داشته باشند. بدین ترتیب، می توان دلیل را برای درمان بیماری های 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 اجرا شدن است. یک مقاله پیش چاپ که هنوز مورد آنالیز قرار نگرفته است، همان ترکیب ژن درمانی را روی موش های مسن به کار گرفت که در سنی معادل 77 سال در انسان هستند. این موش ها 9 درصد بیشتر از موش های درمان نشده عمر کردند.

پژوهشگران دانشگاه متروپولیتن توکیو در آنالیز تازه خود، اثر قابل توجه یک ترکیب خاص را در کند کردن روند کاهش عضله مرتبط با پیری نشان داده اند.

پژوهشگران نشان داده اند که ترکیبی از آمینولولینیک-5 اسید(5-ALA) هیدروکلرید و سدیم فروس سیترات (SFC)، روند کاهش عضله مرتبط با پیری را در مگس های میوه کند می نماید و به آهسته تر شدن روند کاهش فعالیت حرکتی و طول عمر بیشتر منجر می گردد. این ترکیب در آزمایش ها، 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 گزینه های درمانی در جهت کند کردن پیری عضلات یاری کند.

عضلات سالم برای داشتن یک زندگی سالم حیاتی هستند اما برای همواره دوام ندارند. ضعف ناشی از افزایش سن می تواند به بروز مسائلی مانند راه رفتن آهسته تر، کاهش قدرت، افزایش زمین خوردن و آسیب تماشا منجر گردد که بعضی از آن ها ممکن است کشنده باشند. بخش مهمی از کاهش عضلانی مرتبط با افزایش سن، به دلیل کاهش عملکرد میتوکندری است. میتوکندری، کارخانه فراوری یک ماده شیمیایی بسیار مهم موسوم به آدنوزین تری فسفات(adenosine triphosphate) محسوب می گردد 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 پژوهش های مهمی که طی دهه گذشته انجام دادند، دریافتند که پوسیدگی میتوکندری در سلول های کشت شده را می توان با افزودن ترکیبی از دو ماده شیمیایی 5-ALA و SFC کاهش داد. 5-ALA در بیوشیمی به عنوان نقطه آغاز چرخه پورفیرین شناخته شده است که به فراوری هِم(Heme) منجر گردد. هِم، یک ترکیب کلیدی پیش ساز 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 5-ALA/SFC می تواند در یک محیط درمانی برای یاری به کند کردن روند زوال عضلانی مرتبط با افزایش سن استفاده گردد. آن ها در این پژوهش نشان داده اند که این ترکیب می تواند بر سلامت عضلانی مگس سرکه یا دروزوفیلا(Drosophila) تأثیر بگذارد. آنها به وسیله مخلوط کردن مواد شیمیایی با غذای مگس دریافتند مگس هایی که با این ترکیب تغذیه می شوند، به مرور زمان کاهش کمتری را در عملکرد حرکتی نشان می دهند و طول عمر بیشتری دارند.

پژوهشگران با نگاه کردن به عضلات مگس ها زیر میکروسکوپ دریافتند که ساختار میوفیبرهایی که بافت عضلانی مگس های مسن تر را تشکیل می دهند، بیشتر به بافت عضلانی مگس های جوان تر شبیه است.

مهم تر از همه اینکه پژوهشگران با آنالیز نحوه تأثیر این ترکیب بر عملکرد میتوکندری دریافتند که لزوما فعالیت یا پویایی مگس ها نیست که مستقیماً تحت تأثیر قرار می گیرد؛ بلکه پتانسیل الکتریکی در سراسر غشایی است که به طور فیزیکی اطراف میتوکندری وجود دارد. معین شد که این پتانسیل الکتریکی مستقیما با فراوری گونه های اکسیداتیو فعال مرتبط است که می توانند به بافت عضلانی آسیب برسانند.

به طور شگفت انگیزی معین شد که 5-ALA/SFC، یک مکمل غذایی متداول برای حفظ سلامتی است. یافته های این گروه پژوهشی نه تنها یک مکانیسم کلیدی را نشان می دهد که زیربنای آغاز پیری و شنمایندگی است، بلکه یک گزینه درمانی را نیز ارائه می دهد که به کند کردن روند کاهش عضلانی مرتبط با افزایش سن یاری می نماید.

کند کردن روند پیری سلول با یاری اکسیدنماینده ها

محققان دانشگاه فناوری چالمرز سوئد در مطالعه اخیرشان اظهار نموده اند اکسیدنماینده ها می توانند روند پیری سلول را کند نمایند. اکسید نماینده ها(Oxidants) همچون گونه های اکسیژن واکنش پذیر، می توانند به سلول های موجودات زنده آسیب برسانند و با پیری مرتبط هستند.

محققان دانشگاه فناوری چالمرز سوئد در مطالعه اخیرشان اظهار نموده اند اکسیدنماینده ها می توانند روند پیری سلول را کند نمایند.

اما مطالعه اخیر دانشمندان سوئدی نشان داده است که سطح پایین اکسید نماینده هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه می تواند آنزیمی را تحریک کند که روند پیری سلول های مخمر را کند می نماید. آنتی اکسیدان ها با وجود اکسید نماینده های خنثی نماینده ممکن است با مولکول های اساسی بدن واکنش نشان دهند و عملنمودهای بیولوژیکی آن ها را مختل نمایند.

مقادیر زیادی اکسید نماینده می تواند باعث آسیب شدید به دی.ان.ای به ویژه غشای سلول و پروتئین ها گردد. بنابراین سلول های ما مکانیسم های دفاعی قدرتمندی برای خلاص شدن از شر این اکسید نماینده ها ایجاد نموده اند. پیش از این، تنها بُعد آسیب زا و مضر اکسید نماینده ها شناخته شده بود اما اکنون دانشمندان آغاز به درک عملنمودهای مثبت اکسید نماینده ها نیز نموده اند.

در یک مطالعه تازه، دانشمندان نشان دادند که اکسید نماینده هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه می تواند روند پیری سلول های مخمر را کاهش دهد. طی این مطالعه دانمشندان آنزیم Tsa1 را که بخشی از یک گروه آنتی اکسیدان به نام پروکسی ردوکسین است، مورد آنالیز قرار دادند.

پروکسی ردوکسین ها آنزیم های مهارنماینده هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه هستند که کار سیگنال دهی و شپرون هیدروژن پراکسید یا آب اکسیژنه را نیز انجام می دهند. در مخمر، میزان زیادی سیتوزول پروکسی ردوکسین Tsa1 برای مقاومت در برابر هیدروژن پراکسید و افزایش طول عمر با محدودیت کالری، مورد احتیاج است. شپرون(Chaperone) پروتئینی است که به تاخوردگی دیگر پروتئین ها یاری می نماید.

میکائیل مولین(Mikael Molin) رهبر گروه تحقیقاتی دانشکده زیست شناسی و مهندسی زیست شناسی دانشگاه چالمرز گفت: مطالعات قبلی بر روی این آنزیم ها نشان داده است که آنها در دفاع سلول های مخمری در برابر اکسید نماینده های مضر شرکت می نمایند. اما پراکسیروکسین ها بعلاوه در صورت محدود شدن کالری به سلول ها یاری می نمایند تا طول عمر آنها افزایش یابد.

سازوکارهای موجود در پس این عملنمودها هنوز به طور کامل درک نشده اند. محققان بعلاوه نشان داده اند که تحریک فعالیت پروکسی ردوکسین سرعت پیری سلول در موجوداتی مانند مخمر، مگس و کرم به ویژه هنگامی که آنها کالری کمتر از حد طبیعی به وسیله غذای خود دریافت می نمایند را کاهش می دهد.

سسیلیا پیکازو(Cecilia Picazo)، محقق مقطع فوق دکترا این مطالعه گفت: اکنون ما عملکرد تازهی از Tsa1 پیدا نموده ایم. پیش از این، ما فکر می کردیم که این آنزیم، گونه های واکنش اکسیژن را خنثی می نماید. اما اکنون ما نشان دادیم که Tsa1 برای مشارکت در روند کاهش سرعت پیری سلول های مخمر، با میزان معینی از هیدروژن پراکسید تحریک می گردد.

دانشمندان اکنون به درک مکانیسم هایی که چگونه اکسید نماینده ها می توانند روند پیری را کند نمایند نزدیک شده اند که این موضوع می تواند به انجام مطالعات بیشتری در زمینه توسعه داروهای محرک پروکسی ردوکسین و آزمایش اینکه آیا بیماری های مرتبط با افزایش سن به وسیله داروهای دیگری که اثرات مثبت اکسیدنماینده ها را در بدن افزایش می دهند، کاهش می یابند یا خیر، منجر گردد.

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 می تواند طول عمر را افزایش دهد. آن ها با مهار این آنزیم در بدن مگس ها و کرم ها توانستند طول عمر آن ها را افزایش دهند. این آنزیم در انواع پستانداران از جمله انسانها نیز وجود دارد.

Pol lll آنزیمی است که برای رشد سلول ها لازم است و تقریبا در تمام سلول ها در میان تمام پستانداران وجود دارد. پس از آنکه داروی مهارنماینده ایمنی تحت عنوان راپامایسین شناخته شده برای مهار Pol lll، طول عمر چندین مدل حیوانی از جمله موش ها را افزایش داد، پژوهشگران، آنالیز نقش این آنزیم در پیری را آغاز نموده اند.

منبع: ایسنا