ما الذي يمكن أن تخبرنا به الديدان عن شيخوخة الإنسان؟

الأيض يغذي الحياة تحويل الطعام إلى طاقة للعمليات الخلوية وضمان توفير وحدات بنائية لتلبية احتياجات الكائن الحي. والأهم من ذلك ، أن الأيض يلعب دورًا رئيسيًا في تعديل طول العمر ، حيث أن العديد من الجينات المعروفة بتوسيع عمرها تفعل ذلك عن طريق تغيير تدفق الطاقة والإشارات في الخلايا وعبر الأنسجة. هناك دليل على هذه العلاقة التي أظهرها تأثير النظام الغذائي والحد من السعرات الحرارية الشديدة على عمر في العديد من الكائنات الحية ، بما في ذلك البشر.

جيم ايليجانس هي واحدة من أفضل الكائنات الحية النموذجية للتحقيق في عملية الشيخوخة بسبب عمر قصير (2-3 أسابيع) وأدوات جينية متاحة بسهولة. كما أنها تشترك في العديد من مساراتها الأيضية الأساسية مع البشر ، وقد وجد أن العديد من اللاعبين الجينيين الرئيسيين في تحديد عمر الديدان يفعلون نفس الشيء في البشر.

"حاجز رئيسي واحد لاستغلال إمكانات جيم ايليجانس كأداة بحث كانت عدم وجود نموذج يوحّد كل ما كان معروفًا جيم ايليجانس تقول جينا هاستينغز ، طالبة دكتوراه في مختبر كاسانويفا في معهد بابرهام: "للتغلب على هذا ، بدأنا جهود فريق عالمي للتوفيق بين المعلومات الموجودة والمتضاربة حول المسارات الأيضية في جيم ايليجانس إلى نموذج واحد متفق عليه من قبل المجتمع وأطلق مورد WormJam الناتج في عام 2017 ".

يستخدم مختبر كاسانويفا في معهد بابراهام جيم ايليجانس لفهم كيف يتغير التمثيل الغذائي خلال المسار الطبيعي للشيخوخة وكيف يمكن لمجموعة متنوعة من التدخلات التي تغير تدفقات التمثيل الغذائي تمديد طول ونوعية الحياة. التغييرات الجسدية الواضحة في الديدان القديمة تشير إلى فقدان القدرات الأيضية المركزية مثل عمر الديدان. كان نموذج الأيض المتطور قيما لأبحاثهم ولكن كان هناك قيد رئيسي واحد. وقد عكس ذلك على أفضل نحو ما كان يحدث خلال المرحلة المتزايدة من C.elegans ، وليس مرحلة الشيخوخة.

"واحدة من التحديات الرئيسية التي نواجهها عند دراسة الشيخوخة هي أن أدوات النمذجة المتاحة هي الأمثل للحيوانات أو الخلايا التي هي في طور النمو ، وهذا لا يحدث في الحيوانات المسنين" ، تشرح الدكتورة أوليفيا كازانويفا ، رئيسة المجموعة في برنامج Epigenetics في معهد بابراهيم.

وفي مواجهة هذا التحدي ، أعاد الباحثون تحسين أداة النمذجة باستخدام بيانات من مصادر متعددة المصادر (كل من transcriptomics و metabolomics) وتمكنوا من تكييف الأداة لدراسة التدفقات الأيضية أثناء الشيخوخة.

تم التحقق من أهمية النموذج لفهم التغيرات الأيضية التي تحدث خلال الشيخوخة في المختبر من خلال دراسة الديدان القديمة. حدد البحث عددًا من الأيضات التي تتغير بشكل كبير مع التقدم في العمر وكشفت عن انخفاض في وظيفة الميتوكوندريا مع تقدم العمر.

تعتبر الميتوكوندريا قوة إنتاج الطاقة في الخلية ، وقد تكون وظيفتها المتناقصة لدى كبار السن من البشر محورية للشيخوخة وكثير من الأمراض المرتبطة بالعمر مثل مرض ألزهايمر. وتساءل الباحثون عما إذا كانت الأدوات الجديدة المثلى يمكن أن تتنبأ بالمستقلبات التي تنتجها الميتوكوندريا والتي قد تكون أكثر تأثراً بالعمر.

وقال الدكتور كازانويفا: "كان التنبؤ بالنماذج دقيقًا تمامًا ، حيث تنبأ أن أوكسالاسياتيت ، وهو مورد أساسي لإنتاج الطاقة ، أصبح يحد من الديدان القديمة". "نحن نعرف أنه من جميع الأيضات التي يمكن أن تستكمل لمصدر الغذاء للديدان المتقادمة ، Oxaloacetate هو المستقلب الوحيد الذي ينتج التأثير الأكثر قوة – يمتد من العمر إلى 20٪."

إذن ، ما الذي يمكن أن تخبرنا به الديدان عن شيخوخة الإنسان؟ أكثر بكثير الآن ، بفضل نموذج WormJam والتطوير اللاحق لتكييف هذا للدراسات الشيخوخة.

ويختتم الدكتور كازانويفا قائلاً: "يمثل هذا التحسين من النموذج الخاص بالحيوانات المسنة تقدمًا تقنيًا هامًا للحقل وسيسمح بتنبؤات أكثر دقة بالتدفقات الأيضية أثناء سير الشيخوخة". "من خلال تطوير فهمنا للنموذج التجريبي للشيخوخة ، يمكننا الحصول على معلومات قيمة حول ما يحدث في البشر – اتخاذ خطوة نحو تحقيق الشيخوخة الأكثر صحة."

مصدر القصة:

المواد المقدمة من قبل معهد بابراهيم. ملاحظة: يمكن تعديل المحتوى للأسلوب والطول.