تعزيز الميتوكوندريا يعكس تراكم البروتين في الشيخوخة والزهايمر

من المعروف منذ زمن طويل أن من السمات المميزة لمرض الزهايمر ومعظم الأمراض العصبية التنكسية الأخرى تكوّن تكتلات بروتينية غير قابلة للذوبان في الدماغ. حتى خلال الشيخوخة الطبيعية دون مرض، تتراكم البروتينات غير القابلة للذوبان.

حتى الآن، لم تتناول مناهج علاج مرض الزهايمر مساهمة عدم ذوبان البروتينات كظاهرة عامة، بل ركزت على بروتين أو اثنين غير قابلين للذوبان. ومؤخرًا، أجرى باحثون في معهد باك دراسة منهجية على الديدان ترسم صورةً معقدةً للعلاقات بين البروتينات غير القابلة للذوبان في الأمراض العصبية التنكسية والشيخوخة. إضافةً إلى ذلك، أظهر البحث تدخلاً يمكنه عكس الآثار السامة للتجمعات من خلال تحسين صحة الميتوكوندريا.

وقال الدكتور إدوارد أندرتون، وهو زميل ما بعد الدكتوراه في مختبر جوردون ليثجو وأحد المؤلفين الأوائل للدراسة المنشورة في مجلة GeroScience: "تشير نتائجنا إلى أن استهداف البروتينات غير القابلة للذوبان قد يوفر استراتيجية للوقاية من وعلاج مجموعة متنوعة من الأمراض المرتبطة بالعمر".

قال مانيش شامولي، الحاصل على درجة الدكتوراه، وزميل ما بعد الدكتوراه في مختبر جوردون ليثغو وجولي أندرسن، وأحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة: "تُظهر دراستنا كيف يُمكن للحفاظ على صحة الميتوكوندريا أن يُكافح تراكم البروتينات المرتبط بالشيخوخة ومرض الزهايمر". وأضاف: "بتحسين صحة الميتوكوندريا، يُمكننا إبطاء أو عكس هذه الآثار الضارة، مما يُقدم طرقًا جديدة لعلاج كل من الشيخوخة والأمراض المرتبطة بها".

وتدعم النتائج فرضية الشيخوخة

إن الرابط القوي بين البروتينات غير القابلة للذوبان والتي تساهم في الشيخوخة الطبيعية والمرض يدعم أيضًا صورة أوسع لكيفية حدوث الشيخوخة والأمراض المرتبطة بها.

نود أن نؤكد أن هذا العمل يدعم فرضية علم الشيخوخة القائلة بوجود مسار مشترك لكل من مرض الزهايمر والشيخوخة نفسها. فالشيخوخة تُسبب المرض، لكن العوامل المؤدية إليه تظهر مبكرًا جدًا، كما قال جوردون ليثجو، الحاصل على درجة الدكتوراه، وأستاذ باك، ونائب رئيس الشؤون الأكاديمية، والمؤلف الرئيسي للدراسة.

قال ليثغو إن اكتشاف الفريق لبروتين أساسي غير قابل للذوبان غني بالعديد من البروتينات التي لم تُدرس من قبل، يفتح آفاقًا جديدة للبحث. وأضاف: "يثير هذا، في بعض النواحي، تساؤلًا حول ما إذا كان ينبغي علينا دراسة شكل مرض ألزهايمر لدى الشباب".

ما وراء الأميلويد والتاو

ركزت معظم أبحاث الزهايمر حتى الآن على تراكم بروتينين: أميلويد بيتا وتاو. لكن هذه التجمعات غير القابلة للذوبان تحتوي في الواقع على آلاف البروتينات الأخرى، وفقًا لأندرتون، ولم يكن دورها في الزهايمر معروفًا. إضافةً إلى ذلك، لاحظ مختبره وباحثون آخرون أن البروتينات غير القابلة للذوبان تتراكم أيضًا خلال عملية الشيخوخة الطبيعية دون الإصابة بأمراض. هذه البروتينات غير القابلة للذوبان من الحيوانات الأكبر سنًا، عند خلطها مع أميلويد بيتا في أنبوب اختبار، تُسرّع تراكم الأميلويد.

تساءل الفريق عن العلاقة بين تراكم بروتينات ألزهايمر والشيخوخة دون الإصابة بالمرض. وركّزوا على بروتين بيتا أميلويد، واستخدموا سلالة من الدودة المجهرية "كينوهابديتيس إليجانس"، التي استُخدمت لفترة طويلة في أبحاث الشيخوخة، والتي عُدّلت وراثيًا لإنتاج بروتين أميلويد بشري.

قال أندرتون إن الفريق يشتبه في أن بيتا أميلويد قد يُسبب درجةً من عدم الذوبان في بروتينات أخرى. وأضاف: "وجدنا أن بيتا أميلويد يُسبب عدم ذوبان شديد، حتى في الحيوانات الصغيرة جدًا". ووجدوا أن هناك مجموعةً فرعيةً من البروتينات تبدو شديدة التأثر بعدم الذوبان، إما بسبب إضافة بيتا أميلويد أو خلال عملية الشيخوخة الطبيعية. وأطلقوا على هذه المجموعة الفرعية الضعيفة اسم "البروتينات الأساسية غير القابلة للذوبان".

وأظهر الفريق أيضًا أن جوهر البروتين غير القابل للذوبان مليء بالبروتينات التي تم ربطها بالفعل بمجموعة متنوعة من الأمراض العصبية التنكسية التي تتجاوز مرض الزهايمر، بما في ذلك مرض باركنسون، ومرض هنتنغتون، وأمراض البريون.

قال أندرتون: "تُظهر دراستنا أن الأميلويد قد يكون مُحركًا لهذا التجمع الطبيعي المرتبط بالعمر. لدينا الآن دليل واضح، وأعتقد أنه لأول مرة، على أن كلاً من الأميلويد والشيخوخة يؤثران على نفس البروتينات بطرق متشابهة. إنها على الأرجح حلقة مفرغة حيث تُسبب الشيخوخة عدم الذوبان، ويُسبب الأميلويد بيتا أيضًا عدم الذوبان، ويعزز كل منهما الآخر".

بروتين الأميلويد شديد السمية للديدان، وأراد الفريق إيجاد طريقة لعكس هذه السمية. قال أندرتون: "بما أن مئات من بروتينات الميتوكوندريا تصبح غير قابلة للذوبان مع التقدم في السن وبعد إنتاج بيتا أميلويد، فقد اعتقدنا أنه إذا استطعنا تحسين جودة بروتينات الميتوكوندريا باستخدام مركب، فقد نتمكن من عكس بعض الآثار السلبية لأميلويد بيتا". هذا بالضبط ما وجدوه باستخدام اليوروليثين أ، وهو مُستقلب طبيعي يُنتج في الأمعاء عند تناول التوت والجوز والرمان، والمعروف بتحسينه لوظيفة الميتوكوندريا: فقد أبطأ بشكل كبير الآثار السامة لأميلويد بيتا.

قال أندرتون: "اتضح من بياناتنا أهمية الميتوكوندريا". وأضاف الباحثون أن إحدى النتائج المستفادة هي أن صحة الميتوكوندريا أساسية للصحة العامة. وأضاف: "للميتوكوندريا صلة وثيقة بالشيخوخة، ولها صلة وثيقة ببروتين بيتا أميلويد". "أعتقد أن دراستنا من الدراسات القليلة التي تُظهر أن عدم قابلية ذوبان هذه البروتينات وتجمعها قد يكونان رابطًا بين العمليتين".

قال ليثغو: "نظرًا لأهمية الميتوكوندريا في كل هذا، فإن إحدى طرق كسر حلقة التدهور هي استبدال الميتوكوندريا التالفة بميتوكوندريا جديدة. وكيف نفعل ذلك؟ ممارسة الرياضة وتناول نظام غذائي صحي".