لماذا تشيخ بعض الأعضاء أسرع من غيرها؟

غالبًا ما يُذكَر تراكم الطفرات في الحمض النووي كتفسير لعملية الشيخوخة، لكنه يظل مجرد فرضية واحدة من بين العديد من الفرضيات الأخرى.

وقد تمكن فريق من جامعة جنيف (UNIGE)، بالتعاون مع مستشفى Inselspital الجامعي في برن وجامعة برن (UNIBE)، من تحديد آلية تفسر سبب شيخوخة بعض الأعضاء، مثل الكبد، بشكل أسرع من غيرها.

وتكشف الآلية أن الأضرار التي تلحق بالحمض النووي غير المشفر، والتي غالبًا ما تكون مخفية، تتراكم بشكل أكبر في الأنسجة التي تتكاثر ببطء، مثل أنسجة الكبد أو الكلى.

وعلى عكس الأعضاء التي تتجدد بشكل متكرر، تظل هذه الأضرار غير مكتشفة لفترة طويلة وتمنع انقسام الخلايا.

وتفتح هذه النتائج، التي نُشرت في مجلة Cell، آفاقًا جديدة لفهم الشيخوخة الخلوية وإبطائها المحتمل، وفق ما ذكره موقع ميديكال إكسبريس.

شيخوخة الأعضاء

لا تتقدم أعضاؤنا وأنسجتنا في العمر بنفس المعدل، فالشيخوخة، التي تتسم بزيادة عدد الخلايا المسنة ـ الخلايا التي لا تستطيع الانقسام وفقدت وظائفها ـ تؤثر على الكبد أو الكلى بسرعة أكبر من الجلد أو الأمعاء.

إن الآليات التي تساهم في هذه العملية تشكل موضوعا للكثير من النقاش داخل المجتمع العلمي.

وفي حين أن من المقبول على نطاق واسع أن الضرر الذي يلحق بالمادة الوراثية (الحمض النووي)، والذي يتراكم مع تقدم العمر، هو السبب الرئيسي للشيخوخة، فإن الصلة بين الظاهرتين تظل غير واضحة.

تحتوي جزيئات الحمض النووي على مناطق ترميزية ـ الجينات التي تشفر البروتينات ـ ومناطق غير ترميزية تشارك في الآليات التي تنظم الجينوم.

وفي ظل الضرر المستمر الذي تتعرض له الخلية بسبب العوامل الخارجية والداخلية، فإنها تمتلك أنظمة إصلاح الحمض النووي التي تمنع تراكم الأخطاء.

يتم اكتشاف الأخطاء الموجودة في المناطق المشفرة عند نسخ الجينات، أي عند تنشيطها.

ويتم اكتشاف الأخطاء في المناطق غير المشفرة أثناء تجديد الخلايا، والذي يتطلب إنشاء نسخة جديدة من الجينوم في كل مرة، من خلال عملية تكرار الحمض النووي.

ومع ذلك، لا يحدث تجديد الخلايا بنفس التردد اعتمادًا على نوع الأنسجة أو العضو.

إن الأنسجة والأعضاء التي تكون على اتصال دائم بالبيئة الخارجية، مثل الجلد أو الأمعاء، تجدد خلاياها (وبالتالي تضاعف حمضها النووي) بشكل أكثر تكرارًا - مرة أو مرتين في الأسبوع - من الأعضاء الداخلية، مثل الكبد أو الكلى، التي تتكاثر خلاياها بضع مرات فقط في السنة.

الكبد ودراسة الشيخوخة

تدرس المجموعة التي يقودها ثانوس هالازونيتس، الأستاذ في قسم البيولوجيا الجزيئية والخلوية بكلية العلوم بجامعة جنيف، آليات تكرار الحمض النووي. وقد قام فريقه، بالتعاون مع المجموعات التي يقودها البروفيسور ستروكا والبروفيسور كانديناس في مستشفى إنزلسبيتال في برن وجامعة جنيف، بدراسة خلايا الكبد (الخلايا الكبدية)، التي تتكاثر بشكل غير متكرر. وقد حلل العلماء الارتباط المحتمل بين الشيخوخة السريعة للكبد وانخفاض معدل تكرار الحمض النووي في خلاياه.

وأوضحت البروفيسورة ديبوراه ستروكا، المؤلفة المشاركة في الدراسة: "إن نموذج دراستنا، كبد الفأر، هو عضو مثالي لدراسة آليات تكرار الحمض النووي في الجسم الحي، ففي الثدييات البالغة، نادرًا ما تتكاثر الخلايا الكبدية ما لم يتم استئصالها جزئيًا، وبعد استئصال ثلثي أكباد الفئران الصغيرة أو الكبيرة في السن، يمكننا دراسة آليات التكرار في عضو صغير أو كبير السن، مباشرة في الكائن الحي".

وبرسم خريطة لأول مرة للمواقع التي يبدأ فيها تكرار الحمض النووي في خلايا الكبد التي تتجدد بعد الاستئصال، اكتشف العلماء أن هذه المواقع تقع دائمًا في مناطق غير مشفرة. كما لوحظ أن بدء التكرار كان أكثر كفاءة في الفئران الصغيرة مقارنة بالفئران المسنة.

ويوضح جياكومو روسيتي، المؤلف الأول للدراسة: "هذه المناطق غير المشفرة لا تخضع لفحص الأخطاء بشكل منتظم وبالتالي تتراكم عليها الأضرار بمرور الوقت، وبعد إزالة الكبد في الفئران الصغيرة، لا يزال هناك القليل من الضرر ويكون تكرار الحمض النووي ممكنًا، وعلى العكس من ذلك، عندما يتم إجراء التجربة على الفئران المسنة، فإن العدد المفرط من الأخطاء المتراكمة بمرور الوقت يؤدي إلى تشغيل نظام إنذار يمنع تكرار الحمض النووي".

تمنع هذه الكتلة من تكرار الحمض النووي الخلايا من التكاثر، مما يؤدي إلى تدهور وظائف الخلايا وشيخوخة الأنسجة.

الأمل في إبطاء عملية الشيخوخة

وقد تساعد هذه الملاحظات في تفسير سبب تقدم الأنسجة التي تتكاثر ببطء، مثل الكبد، في العمر بشكل أسرع من الأنسجة التي تتكاثر بسرعة، مثل الأمعاء. ففي الخلايا التي ظلت خاملة لفترات طويلة، تراكمت الكثير من آفات الحمض النووي الغامضة في المناطق غير المشفرة، والتي تحتوي على أصول التكاثر، ومنعت التكاثر من الانطلاق، أما في الأنسجة التي تتكاثر بسرعة، من ناحية أخرى، فإن الضرر يتراكم قليلًا بفضل تجدد الخلايا المتكرر، وتحتفظ أصول التكاثر بكفاءتها.