هل يمكن أن تساعدنا الديدان في معرفة أسباب مرض الزهايمر؟

يستخدم الباحثون الديدان المصابة بمرض الزهايمر لتحديد ما إذا كانت التغيرات في التمثيل الغذائي تسبب مرض الزهايمر.

مرض الزهايمر هو اضطراب عقلي يتميز بفقدان الذاكرة وتدهور الوظيفة الإدراكية. سبب هذا الانخفاض في الوظيفة العقلية هو تراكم مجاميع البروتين التي تسمى ببتيدات أميلويد بيتا (Aβ) ، هذه الكتل البروتينية غير قابلة للذوبان وتشكل لويحات أميلويد في الدماغ. من الخصائص الأخرى لمرض الزهايمر وجود التشابك الليفي العصبي الذي ينتج عن وجود بروتينات تاو التي تحتوي على الكثير من الفوسفات والتي تجعل هذه البروتينات تلتصق ببعضها البعض. لا يزال العلماء غير متأكدين مما يسبب هذه المخالفات في تكوين البروتين. هناك أدلة تشير إلى أن التغييرات في الطريقة التي تنتج بها الخلايا الطاقة قد تتسبب في تدهور الخلايا العصبية الذي يظهر في مرض الزهايمر.

ديدان

الإجهاد التأكسدي يضر الخلايا

عندما تعالج الخلية الجلوكوز لتكوين الطاقة ، فإنها تستخدم الأكسجين. تُعرف هذه العملية باسم الفسفرة المؤكسدة ويتم إجراؤها في الميتوكوندريا في الخلايا. خلال هذه العملية ، تولد الخلية أنواعًا من الأكسجين التفاعلي (مجموعة من المواد الكيميائية شديدة التفاعل التي تحتوي على الأكسجين). يحدث الإجهاد التأكسدي عندما يتم إنتاج الكثير من أنواع الأكسجين التفاعلية. ثم تتفاعل هذه الجزيئات مع البروتينات والدهون والأحماض النووية التي يمكن أن تسبب تلفًا للخلية. تتأثر الخلايا المتقدمة في العمر بكميات متزايدة من الإجهاد التأكسدي وتكون عرضة لضعف الميتوكوندريا والبروتين. تظهر على أدمغة مرضى الزهايمر أضرارًا جسيمة بسبب الإجهاد التأكسدي ، وقد يلعب هذا دورًا في تطور المرض. إن كيفية ارتباط الإجهاد التأكسدي بتكوين الأميلويد وتشكيل التشابك الليفي العصبي ليست مفهومة جيدًا.

هل يمكن أن تساعدنا الديدان في فهم سبب مرض الزهايمر؟

في دراسة حديثة نُشرت في eLife ، أراد الباحثون في سنغافورة معرفة ما إذا كانت التحولات الأيضية في الميتوكوندريا ساهمت في المراحل المبكرة من مرض الزهايمر. قرر الباحثون استخدام الديدان لنمذجة المرض. على وجه التحديد ، استخدم الفريق Caenorhabditis elegans لأن عمر هذه الحيوانات قصير ، مما يسهل متابعة تطور المرض. لديهم أيضًا جينوم جيد التوصيف ويمكن تعديله وراثيًا بسهولة نسبية. استخدم الباحثون الهندسة الوراثية لصنع دودة مصابة بمرض الزهايمر. قاموا بإدخال جين في الخلايا العصبية للدودة مما جعل هذه الخلايا تصنع كميات صغيرة من ببتيدات Aβ البشرية. هذه الديدان المعدلة وراثيا لها سمات جسدية مثل العيوب العصبية والعضلية والسلوكية التي تزداد سوءًا مع تقدم العمر وتقل في العمر الافتراضي تعاني هذه الديدان من ضعف التمثيل الغذائي للطاقة وأراد العلماء فهم الفرق بين الديدان المصابة بمرض الزهايمر مقارنة بالمجموعة الضابطة. لقد درسوا الاختلافات في المستقلبات الوسيطة المشاركة في استقلاب الطاقة ووجدوا أن الديدان المصابة بمرض الزهايمر تحتوي على كميات أقل من الأحماض الأمينية. ذهب الفريق لتحليل ملف الأحماض الأمينية للديدان ووجد أن نسبة الأحماض الأمينية المكونة لألفا كيتوجلوتارات (aKG) قد زادت بشكل كبير. واصل الباحثون النظر في المسارات الأيضية التي تشارك فيها الأحماض الأمينية ، واستخدموا التحليل الحسابي لبيانات التمثيل الغذائي ونسخ النصوص لرسم خريطة للتفاعلات في الديدان الصغيرة. أظهر هذا التحليل العديد من ردود الفعل التي تنطوي على نسبة الكوليسترول في الدم ، وقد حفز هذا الباحثين على إجراء مزيد من التحقيق في عقار كغم كعامل قد يكون متورطًا في عيوب التمثيل الغذائي التي تظهر في مرض الزهايمر. واصل الفريق إظهار وجود انخفاض كبير في نشاط إنزيم aKG dehydrogenase. يلعب هذا البروتين دورًا أساسيًا في دورة كريبس المسؤولة عن إنتاج الطاقة داخل الخلية.

هل الإجهاد التأكسدي يسبب خلل في الميتوكوندريا؟

ثم واصل العلماء منع إنتاج إنزيم هيدروجيناز إنزيم aKG في الديدان السليمة لمعرفة ما إذا كان هذا يؤثر على عملية التمثيل الغذائي. ووجدوا أنه عندما لا يصنع الإنزيم هناك انخفاض في التنفس ، ومنع إنتاج نازعة هيدروجين إنزيم aKG أعاد تلخيص نفس أوجه القصور الأيضية الرئيسية التي شوهدت في الديدان المصممة لمرض الزهايمر. أرادت المجموعة معرفة ما إذا كانت أنواع الأكسجين التفاعلية يمكن أن تسبب الخلل الوظيفي في الميتوكوندريا التي لاحظوها في الديدان. قاموا بفحص محتوى بروتين كاربونيل في الديدان لأنه مؤشر على الإجهاد التأكسدي. وجد الفريق أن هناك زيادة في عدد بروتينات الميتوكوندريا التي تحتوي على الكربونيل في الديدان الصغيرة المصممة هندسيًا للإصابة بمرض الزهايمر. يشير هذا إلى أن الإجهاد التأكسدي داخل الميتوكوندريا قد يكون حدثًا مسببًا مبكرًا في مرض الزهايمر.

هل الميتفورمين علاج محتمل لمرض الزهايمر؟

كان العلماء مهتمين بمعرفة تأثيرات الميتفورمين على الديدان. الميتفورمين هو دواء مضاد لمرض السكري يمكنه زيادة التمثيل الغذائي لدورة كريبس. أظهر الباحثون أنه عندما عولجت الديدان المصابة بمرض الزهايمر بهذا الدواء ، تمكنوا من زيادة عمر الديدان. أراد الفريق معرفة الركائز الأيضية المسؤولة عن هذا التأثير ، لذا أجروا تحليلًا أيضيًا. وجدوا أن الديدان المعالجة بالميتفورمين تحتوي على وفرة من الأحماض الأمينية المشاركة في دورة كريبس. أظهروا أيضًا أن الميتفورمين يمكن أن يحسن توافر ركيزة الطاقة داخل الميتوكوندريا مما قد يساعد في منع سمية ببتيد Aβ. تمكن العلماء من إظهار أن الديدان التي تحتوي على ببتيدات بشرية تحتوي على كميات أعلى من البروتينات غير القابلة للذوبان مقارنةً بالضوابط. عندما عولجت هذه الديدان بالميتفورمين ، لم يكن هناك فرق كبير في كمية البروتينات غير القابلة للذوبان بين المجموعات المعالجة وغير المعالجة.

يبدو أن هذا البحث يدعم فكرة أن الخلل الأيضي يحدث قبل فترة طويلة من تكوين الأميلويد في تطور مرض الزهايمر. ومع ذلك ، هناك بعض القيود التي تحتاج إلى مزيد من الدراسة. لم يوضح فريق البحث آلية كيفية مساهمة الخلل الأيضي أو ألفا كيتوجلوتارات في تكوين لوحة تاو أو الأميلويد. لم يتمكنوا من إثبات أن الإجهاد التأكسدي تسبب في تراكم AB فقط لأنه قد يحدث في المراحل المبكرة من المرض وقد يؤثر سلبًا على تطور المرض. على الرغم من أن العلاج بالميتفورمين في الديدان كان قادرًا على إطالة عمر الديدان ، إلا أن الفريق لم يتمكن من إظهار انخفاض في كمية تكتلات Aβ.

تعليقات

المشاركات الشائعة من هذه المدونة

اصعب واسهل تخصصات الهندسة

دواء بيبتو بيسمول لعلاج الإسهال

الدولار الامريكي كم سنت

حساب معطل طلب بطاقة هوية فيسبوك

المغنيسيوم لعلاج الإمساك

كيفية استرجاع قرية كلاش اوف كلانس محظورة

قائمة باسماء وارقام صيدليات الكويت

خمسة عشر فائدة صحية لعصير الرمان

حقائق تاريخية عن البسطرمة وطرق صناعتها

هل هناك ارتباط بين فقدان الحمل وخطر الإصابة بالسرطان؟