پژوهشگران در مطالعهای جدید با استفاده از فناوریهای پیشرفته تکسلولی (Single-cell) دریافتهاند که مغز انسان در فاصله سنی حدود ۵۰ تا ۷۵ سال دستخوش مجموعهای از تغییرات بنیادین و هماهنگ میشود. این تغییرات شامل دگرگونی سلولهای ایمنی، تضعیف سازمان سهبعدی ژنوم و بازآرایی گسترده در تنظیم فعالیت ژنها است. این یافتهها میتواند درک دانشمندان از روند پیری مغز و علت افزایش خطر ابتلا به بیماریهای تحلیلبرنده عصبی مانند آلزایمر در سالمندی را متحول کند.
به گزارش گروه ترجمه خبرگزاری برنا به نقل از ساینس دیلی، این پژوهش که نتایج آن در مجله Science منتشر شده یکی از جامعترین بررسیهای انجامشده درباره تغییرات مولکولی و سلولی مغز انسان در طول عمر به شمار میرود.
محققان در این مطالعه بر هیپوکامپ (Hippocampus) یکی از مهمترین بخشهای مغز که نقش کلیدی در یادگیری، حافظه و شکلگیری خاطرات دارد تمرکز کردند.
آنها با بررسی سلولهای منفرد استخراجشده از بافت هیپوکامپ افراد در سنین مختلف بزرگسالی موفق شدند هم الگوهای تنظیم ژنها و هم معماری سهبعدی ژنوم را در سطح تکسلولی ترسیم کنند. این روش تصویری بسیار دقیق از نحوه تغییر عملکرد سلولهای مغزی در روند پیری ارائه میدهد.
نتایج نشان داد که از حدود ۵۰ سالگی مجموعهای از تغییرات هماهنگ در انواع مختلف سلولهای مغز آغاز میشود و تا حدود ۷۵ سالگی شدت میگیرد، موضوعی که میتواند توضیح دهد چرا افزایش سن مهمترین عامل خطر برای ابتلا به بیماریهای نورودژنراتیو محسوب میشود.
بارزترین تغییر مشاهدهشده مربوط به میکروگلیا (Microglia) بود. سلولهای ایمنی تخصصی مغز که وظیفه پاکسازی مواد زائد مقابله با عوامل بیماریزا و حفظ تعادل محیط مغز را بر عهده دارند.
پژوهشگران دریافتند که بین سنین ۵۰ تا ۷۵ سال تعداد میکروگلیاهایی که از دوران جنینی در مغز حضور داشتهاند بهطور چشمگیری کاهش مییابد. در مقابل سلولهایی ظاهر میشوند که از نظر ویژگیهای مولکولی شباهت زیادی به سلولهای ایمنی در گردش خون دارند.
این یافته یکی از باورهای قدیمی علوم اعصاب را به چالش میکشد زیرا تاکنون تصور میشد میکروگلیاهایی که پیش از تولد شکل میگیرند، تا پایان عمر در مغز باقی میمانند.
پژوهشگران همچنین مشاهده کردند که سلولهای جایگزین نشانههای التهابی بسیار قویتری دارند. این موضوع احتمال میدهد که این سلولها در ایجاد التهاب مزمن مغز که یکی از ویژگیهای شناختهشده سالمندی و بیماریهایی مانند آلزایمر است، نقش داشته باشند.
مطالعه همچنین نشان داد جمعیت سلولهایی که وظیفه حفظ سد خونی-مغزی (Blood-Brain Barrier) را بر عهده دارند بهطور قابلتوجهی کاهش مییابد.
سد خونی مغزی ساختاری محافظ است که از ورود مواد مضر، سموم و عوامل بیماریزا از جریان خون به بافت مغز جلوگیری میکند. کاهش سلولهای مسئول نگهداری این سد میتواند موجب آسیبپذیرتر شدن مغز در برابر عوامل التهابی و آسیبرسان شود.
بینگ رن مدیر علمی و مدیرعامل مرکز ژنوم نیویورک، استاد دانشگاه کلمبیا و از نویسندگان مسئول این پژوهش در اینباره گفت: میکروگلیا برای حفظ هموستاز یا تعادل طبیعی مغز حیاتی است. زمانی که این سلولها نتوانند وظایف پاکسازی خود را بهدرستی انجام دهند مواد سمی در مغز تجمع پیدا میکنند و این مسئله میتواند فرآیندهای التهابی را فعال کند؛ فرآیندهایی که احتمالا در بروز بیماریهای تحلیلبرنده عصبی نقش دارند.
تغییرات مشاهدهشده تنها به سلولهای ایمنی محدود نبود. محققان دریافتند که در انواع مختلف سلولهای مغزی ساختار سهبعدی ژنوم نیز بهتدریج دچار آشفتگی میشود.
برخلاف تصور عمومی DNA درون هسته سلول بهصورت رشتهای آزاد قرار ندارد بلکه در ساختاری بسیار منظم و سهبعدی تاخورده است. این آرایش فضایی مشخص میکند که کدام ژنها فعال یا غیرفعال باشند و در نتیجه عملکرد سلول را کنترل میکند.
نتایج این پژوهش نشان میدهد که با افزایش سن این سازمانیافتگی سهبعدی بهتدریج از بین میرود و همین مسئله میتواند یکی از ویژگیهای اساسی پیری مغز باشد.
ناتان زمکه، مدیر بخش ژنومیک تکسلولی مرکز اپیژنومیک دانشگاه کالیفرنیا سندیگو گفت: این پژوهش گام بزرگی در درک نحوه تغییر ژنوم انسان در سلولهای مغزی طی روند سالمندی است. یافتههای ما نشان میدهد برای شناخت سازوکار واقعی پیری باید علاوه بر ژنها، نحوه تنظیم آنها و معماری سهبعدی ژنوم نیز مورد بررسی قرار گیرد.
بر اساس نتایج این مطالعه پیری مغز صرفا نتیجه تجمع تدریجی آسیبها نیست. پژوهشگران معتقدند سیستمهای ایمنی، عروقی و عصبی مغز بهصورت هماهنگ و پویا دچار بازآرایی میشوند، فرآیندی که ممکن است زمینهساز بروز بیماریهای مرتبط با افزایش سن باشد.
شیانگمین شو، استاد دانشگاه کالیفرنیا ارواین و از نویسندگان مسئول این پژوهش اظهار کرد: این مطالعه نشان میدهد سالمندی صرفا یک کاهش تدریجی عملکرد نیست بلکه فرآیندی پویا و هماهنگ است که طی آن سیستمهای ایمنی، عروقی و نورونی مغز بازسازی و بازآرایی میشوند. این یافتهها مسیر شناسایی اهداف درمانی جدید برای حفظ سلامت مدارهای عصبی و عملکرد مغز در طول زندگی را هموار میکند.
این پژوهش یکی از شش مطالعه منتشرشده در مجله Science در قالب برنامه ۴ D Nucleome موسسه ملی سلامت آمریکا (NIH) است.
این برنامه تحقیقاتی که از سال ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۵ ادامه داشت با همکاری گروههای پژوهشی متعدد در سراسر آمریکا اجرا شد و هدف آن بررسی نحوه تغییر معماری فضایی ژنوم در طول زمان و در انواع مختلف سلولها بود.
دانشمندان معتقدند این مجموعه تحقیقات یکی از کاملترین منابع موجود برای مطالعه ارتباط میان معماری ژنوم، پیری و بیماریهای مختلف بهویژه بیماریهای نورودژنراتیو محسوب میشود.
به گفته پژوهشگران شناخت دقیق تغییراتی که از میانسالی در سلولهای مغز آغاز میشود میتواند زمینه توسعه درمانهایی را فراهم کند که روند پیری مغز را کند کرده یا از بروز بیماریهایی مانند آلزایمر و سایر انواع زوال عقل پیشگیری کنند.
انتهای پیام/