ما الذي يربط بين الشيخوخة والمرض؟

الشيخوخة هي عملية بيولوجية لا يمكن لأحد أن يتجنبها، من الناحية المثالية، ينبغي أن يكون التقدم في السن وقتا للاسترخاء والاستمتاع بثمار عملك.

ومع ذلك، فإن للشيخوخة أيضًا جانبًا مظلمًا، وغالبًا ما يرتبط بالمرض.

تفاعلات كيميائية

وذكر موقع ميديكال إكسبريس أنه في كل ثانية، تقوم خلاياك بمليارات من التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تغذي الوظائف الأساسية للحياة، وتشكل شبكة استقلابية مترابطة للغاية.

تمكن هذه الشبكة الخلايا من النمو والتكاثر وإصلاح نفسها، ويمكن أن يؤدي تعطيلها إلى دفع عملية الشيخوخة.

ولكن هل تسبب الشيخوخة تراجع التمثيل الغذائي، أم أن اضطراب التمثيل الغذائي يسرع الشيخوخة؟ أو كلاهما؟

للإجابة على سؤال الدجاجة أم البيضة، عليك أولًا أن تفهم كيف تنهار العمليات الأيضية أثناء الشيخوخة والمرض.

ركز الباحثون على استكشاف العلاقة المعقدة بين التمثيل الغذائي والتوتر والشيخوخة.

العلاقة بين عملية التمثيل الغذائي والشيخوخة

الشيخوخة هي عامل الخطر الأكثر أهمية للعديد من الأمراض الأكثر شيوعًا في المجتمع، بما في ذلك مرض السكري والسرطان وأمراض القلب والأوعية الدموية واضطرابات التنكس العصبي.

أحد العوامل الرئيسية وراء ظهور هذه المشكلات الصحية هو اضطراب التوازن الخلوي والتمثيل الغذائي.

يؤدي تعطيل التوازن إلى زعزعة استقرار البيئة الداخلية للجسم، مما يؤدي إلى اختلالات يمكن أن تؤدي إلى سلسلة من المشكلات الصحية، بما في ذلك الاضطرابات الأيضية والأمراض المزمنة وضعف الوظائف الخلوية التي تساهم في الشيخوخة وغيرها من الحالات الخطيرة.

يرتبط التمثيل الغذائي المضطرب بالعديد من السمات المميزة للخلايا المتقدمة في السن، مثل تقصير التيلومير، وهو تلف الأطراف الواقية للكروموسومات، وعدم الاستقرار الجيني، والميل إلى تكوين طفرات جينية.

يرتبط التمثيل الغذائي المختل أيضًا بضعف أداء الميتوكوندريا، أو عندما تتوقف الخلايا عن الانقسام؛ الاختلالات في ميكروبات الأمعاء، وانخفاض قدرة الخلايا على اكتشاف العناصر الغذائية المختلفة والاستجابة لها.

تعد الاضطرابات العصبية، مثل مرض الزهايمر، من الأمثلة الرئيسية على الحالات المرتبطة بالعمر والتي لها صلة قوية بين التمثيل الغذائي غير المنظم والتدهور الوظيفي.

على سبيل المثال، اكتشف فريقي البحثي سابقًا أنه في الفئران المتقدمة في السن، يتم قمع قدرة خلايا نخاع العظم على إنتاج وتخزين واستخدام الطاقة بسبب زيادة نشاط البروتين الذي ينظم الالتهاب.

تؤدي حالة نقص الطاقة هذه إلى زيادة الالتهاب الذي يتفاقم بسبب اعتماد هذه الخلايا المتقدمة في السن على الجلوكوز كمصدر الوقود الرئيسي لها.

ومع ذلك، فإن تثبيط هذا البروتين تجريبيًا في خلايا نخاع العظم لدى الفئران المسنة، يؤدي إلى تنشيط قدرة الخلايا على إنتاج الطاقة، ويقلل الالتهاب، ويحسن مرونة منطقة الدماغ المشاركة في الذاكرة.

تشير هذه النتيجة إلى أنه يمكن عكس بعض الشيخوخة المعرفية عن طريق إعادة برمجة استقلاب الجلوكوز في خلايا نخاع العظم لاستعادة وظائف المناعة.

يمكن تقسيم عملية التمثيل الغذائي إلى عمليتين واسعتين: عملية التمثيل الغذائي، أو بناء الجزيئات، والتقويض، أو تحطيم الجزيئات.

إعادة استخدام الأدوية لعلاج مرض الزهايمر

اكتشف العلماء علاقة جديدة بين اضطراب استقلاب الجلوكوز والأمراض التنكسية العصبية.

ركزوا على إنزيم يسمى IDO1 والذي يلعب دورًا حاسمًا في الخطوة الأولى لتكسير الحمض الأميني التربتوفان.

ينتج هذا المسار مركبًا رئيسيًا يسمى الكينورينين، والذي يغذي مسارات طاقة إضافية واستجابات التهابية.

ومع ذلك، يمكن أن يكون للكينورينين المفرط آثار ضارة، بما في ذلك زيادة خطر الإصابة بمرض الزهايمر.

لقد وجدنا أن تثبيط IDO1 يمكنه استعادة وظائف الذاكرة والدماغ في مجموعة من النماذج قبل السريرية، بما في ذلك مزارع الخلايا والفئران.

لفهم السبب، نظرنا إلى عملية التمثيل الغذائي لخلايا الدماغ. يعد الدماغ أحد أكثر أنسجة الجسم اعتمادًا على الجلوكوز.

يمكن أن يؤدي عدم القدرة على استخدام الجلوكوز بشكل صحيح لتغذية عمليات الدماغ الحرجة إلى تدهور التمثيل الغذائي والمعرفي.

المستويات العالية من IDO1 تقلل من استقلاب الجلوكوز عن طريق إنتاج الكينورينين الزائد، لذلك يمكن إعادة استخدام مثبطات IDO1 - المصممة أصلًا لعلاج السرطان مثل سرطان الجلد وسرطان الدم وسرطان الثدي - لتقليل الكينورينين وتحسين وظائف المخ.

وباستخدام مجموعة من النماذج المخبرية، بما في ذلك الفئران والخلايا المأخوذة من مرضى الزهايمر، وجدنا أيضًا أن مثبطات IDO1 يمكنها استعادة استقلاب الجلوكوز في خلايا الدماغ.

علاوة على ذلك، تمكنا من استعادة استقلاب الجلوكوز في الفئران التي لديها تراكم كل من الأميلويد والتاو - وهي بروتينات غير طبيعية تشارك في العديد من الاضطرابات التنكسية العصبية - عن طريق حجب IDO1. نعتقد أن إعادة استخدام هذه المثبطات يمكن أن يكون مفيدًا في علاج العديد من الاضطرابات التنكسية العصبية.

تعزيز الشيخوخة المعرفية الصحية

في حين ركز العديد من العلماء على استهداف التأثيرات النهائية لهذه الأمراض، مثل إدارة الأعراض وإبطاء التقدم، فإن علاج هذه الأمراض في وقت مبكر يمكن أن يحسن الإدراك مع الشيخوخة.

تشير النتائج التي توصل إليها الباحثون إلى أن استهداف عملية التمثيل الغذائي لديه القدرة ليس على إبطاء التدهور العصبي فحسب، بل أيضًا على عكس تطور الأمراض التنكسية العصبية مثل مرض الزهايمر ومرض باركنسون والخرف.