آیا می توان پیری را متوقف کرد 9 18

همانطور که اینجا نشسته اید و این مقاله را می خوانید، سلول های شما در بدن شما کار می کنند و تمام واکنش های بیوشیمیایی متنوعی را انجام می دهند که برای ادامه کار شما ضروری است. همانطور که در کنار هم قرار می گیرند، جهش ایجاد می کنند، سموم محیطی را آب و هوا می کنند و تمام تلاش خود را می کنند تا مواد مغذی را از یک رژیم غذایی نه چندان عالی جذب کنند.

با گذشت زمان، سلول های ما شروع به ضعیف شدن می کنند. سربازان، کارگران و محافظان بیولوژیکی ما که زمانی آماده بودند، دیگر آن چیزی نیستند که بودند. ما در حال پیر شدن هستیم... مدام. این واقعیت پذیرفته شده جهانی اکنون توسط برخی از محققان خوش بین به دلیل اکتشافات اخیر که زمینه طولانی مدت با صحبت از جاودانگی سروصدا شده است، بیشتر به عنوان یک مانع موقت در نظر گرفته می شود.

ممکن است بپرسید چرا تغییر ناگهانی؟ خوب، در حقیقت، جستجوی جاودانگی مد جدیدی نیست. جستجو برای چشمه جوانی و اکسیر برای زندگی ابدی از طلوع خود بشریت وجود داشته است. با این حال، آزمایش‌های اخیر در زمینه طول عمر مشاهدات جدید جالبی را به ارمغان آورده است که ما را به این فکر می‌اندازد که آیا پیری واقعاً اجتناب‌ناپذیر است یا اینکه آیا این فقط یک بیماری دیگر است که درمانی در انتظار کشف ماست.

در بخش‌های زیر، سه آزمایش کلیدی در دو دهه اخیر را مورد بحث قرار می‌دهم که به طور عمده در زمینه طول عمر و طول عمر پیشرفت کرده است. سلامتی پژوهش. این مطالعات روشن می کند که اگر چنین مسیری برای جاودانگی وجود داشته باشد، در یک چشمه پنهان یا معجون جادویی نیست، بلکه در درک دنیای پنهان در سلول ها و بافت های خودمان نهفته است.

مطالعات پارابیوز

ویژگی بارز جوانی، توانایی بدن است سلول های پیش ساز برای جایگزینی سلول های قدیمی یا آسیب دیده با سلول های جدید. با افزایش سن، این توانایی از بین می رود و دیگر نمی توانیم بافت های خود را با همان کارایی با سلول های جدید پر کنیم. این منجر به مشکلاتی مانند آتروفی عضلانی و کاهش عملکرد اندام می شود. در سال 2005، محقق دانشگاه استنفورد، دکتر توماس راندو و همکارانش مقاله ای را منتشر کردند که در آن اثرات سن بر توانایی سلول های ماهواره ای، نوعی ماهیچه، بررسی می شد. سلول پیش ساز، تکثیر و بازسازی شود. (کانبوی و همکاران، 2005). مطالعات قبلی انجام شده توسط این آزمایشگاه نشان داد که کاهش ظرفیت سلول های ماهواره ای پیر برای تولید سلول های جدید (معروف به "پتانسیل بازسازی") به دلیل تغییرات داخلی سلول نیست، بلکه به دلیل فقدان نشانه های فعال کننده بازسازی خارجی از محیط است. (کانبوی و همکاران، 2003). به عبارت دیگر، مشکلی در خود سلول وجود نداشت، بلکه محیط آن، باعث توقف بازسازی آن شد.

گرافیک اشتراک درونی

سیستم گردش خون یک سیستم تحویل مواد مغذی است که به شکل دادن به محیط سلول کمک می کند. این کار را با تامین مواد مورد نیاز سلول برای عملکرد انجام می دهد. در سال 2005، آزمایشگاه راندو این سوال را مطرح کرد که آیا جایگزینی سیستم گردش خون موجودات سالخورده با سیستم گردش خون یک حیوان جوان‌تر می‌تواند فعال‌سازی و فعال‌سازی را بازگرداند یا خیر. تکثیر سلول های ماهواره ای قدیمی برای بررسی این سوال، محققان آزمایشگاه راندو با عمل جراحی سیستم گردش خون یک موش پیر و جوان را در روشی به نام پارابیووز متصل کردند. پس از همگام سازی سیستم گردش خون موش ها، سلول های ماهواره ای از موش های مسن بهتر قادر به تولید سلول های جدید بودند که پتانسیل بازسازی مشابه سلول های ماهواره ای در موش های جوان را نشان می دادند. یک مطالعه اضافی همچنین اثر پارابیووز را بر افزایش طول عمر مستند کرد. در این مطالعه، موش‌ها قبل از جدا شدن تنها به مدت سه ماه از طریق پارابیوز به هم متصل شدند. قرار گرفتن در معرض یک سیستم گردش خون جوان تر، طول عمر موش ها را از 125 به 130 هفته افزایش داد که در کل 5 درصد افزایش طول عمر داشت (ژانگ و همکاران، 2021).

مایع مغزی نخاعی جوان کننده

در حالی که مطالعات پارابیوز یک گام هیجان‌انگیز به جلو بود، پیامدهای آنها محدود به بافت‌هایی بود که برای سیستم گردش خون در دسترس‌تر بودند. این سیستم عصبی مرکزی از طرف دیگر (CNS) به این راحتی قابل دسترسی نیست. CNS توسط مانع خونریزی مغزی، سیستمی از سلول های اپیتلیال به هم پیوسته محکم که از سیستم عصبی ما در برابر باکتری ها و ویروس های بالقوه مضری که در خون ما در گردش هستند محافظت می کند. با افزایش سن سلول های CNS ما بیشتر در معرض خطر ابتلا به بیماری های عصبی مانند آلزایمر و بیماری پارکینسون. بنابراین، یافتن راهی برای جوان‌سازی سلول‌های CNS برای سلامت و طول عمر بسیار مهم است.

برای رفع این نگرانی، دکتر تال ایرم و دکتر تونی ویس-کورای، محققان دانشگاه استنفورد بررسی کردند که آیا بازسازی محیط سلولی می‌تواند اثرات ضد پیری مشابهی در CNS داشته باشد که در بافت‌های دیگر دیده می‌شود. آنها به جای پیوند دادن سیستم گردش خون موش‌های پیر و جوان (که اجازه تبادل خون و پلاسما را می‌دهند)، یک تزریق مایع مغزی نخاعی (CSF) انجام دادند. مایع نخاعی مغزی (CSF) موش های پیر با موش های جوان.

در مطالعه خود، دکتر Wyss-Coray و دکتر Iram نشان دادند که تزریق CSF جوان (هم از موش و هم از انسان) به سیستم بطنی موش‌های پیر، عملکردهای کلیدی سلول‌های CNS حیوانات مسن را بهبود می‌بخشد. به طور خاص، تزریق مایع مغزی نخاعی باعث افزایش تکثیر و تفکیک جمعیت سلول های پیش ساز الیگودندروسیت (OPC). OPC ها سلول هایی هستند که الیگودندروسیت های بالغ را ایجاد می کنند، نوعی سلول گلیال در مغز که مسئول پیچیده کردن نورون های ما در یک ماده رسانای چربی به نام میلین است که به ارتباطات عصبی کمک می کند.

با افزایش سن، حجم ماده سفید (بافت مغز ما متشکل از نورون های میلین دار) کاهش می یابد و بر عملکرد شناختی تأثیر منفی می گذارد. بنابراین، یکی از پیامدهای نتایج دکتر Wyss-Coray و دکتر Iram این است که بازسازی OPCs می‌تواند با از دست دادن ماده سفید مقابله کند و با افزایش سن، زوال شناختی را مهار کند. جالب اینجاست که مطالعه دیگری در آزمایشگاه Wyss-Coray در سال 2014 تأثیرات مثبتی بر عملکرد شناختی و پلاستیک سیناپسی در موش‌های مسن‌تر پس از انجام عمل جراحی پارابیوز (Villeda et al., 2014).

این مطالعات پارابیوز و انتقال مایع مغزی نخاعی در تعیین اهمیت محیط یک سلول برای عملکرد و پیری بیولوژیکی آن بنیادی بود، اما به سوال مهم بعدی پاسخ ندادند: اگر می‌دانیم مشکلی در محیط وجود دارد، به طور خاص چه اشکالی دارد؟ پاسخ به این سوال ما را قادر می‌سازد تا روش‌های درمانی برای تغییر محیط سلول‌هایمان ایجاد کنیم که به آنها اجازه می‌دهد به خود جوان‌تر بازگردند.

ساعت هوروات

مطالعات Wyss-Coray و Rando به ما نشان دادند که در خارج از سلول‌های ما چه اتفاقی می‌افتد مهم است - اما در مورد آنچه در داخل می‌گذرد چطور؟ اگر بخواهیم در سلول‌های خود از کنار غشای پلاسمایی، از سیتوزول و هسته (مرکز فرمان سلول) غوطه ور شویم، DNA خود را پیدا می‌کنیم. DNA را می توان مجموعه ای از دستورالعمل هایی دانست که سلول های ما برای عملکرد از آنها استفاده می کنند. علاوه بر این، DNA ما دارای چیزی است که اپی ژنوم نامیده می‌شود، الگویی از نشانه‌ها که در بالای ژن‌های ما قرار می‌گیرد و مکان و زمان بیان آنها را در سلول تنظیم می‌کند. با افزایش سن، الگوهای اپی ژنتیکی مانند متیلاسیون DNA اثر ژن اصطلاح. در برخی موارد، تجمع یا از دست دادن الگوهای خاصی از متیلاسیون DNA می تواند باعث سرکوب ژن های مرتبط با طول عمر شود (Salas-Pérez et al., 2019). این کار عملکرد سلول را مختل می کند و در نهایت باعث می شود که ما پیرتر به نظر برسیم، احساس کنیم و عمل کنیم. در سال 2011، دکتر استیو هوروات، محقق ژنتیک انسانی و آمار زیستی در UCLA، ارتباط بین الگوهای متیلاسیون DNA و پیری، ایجاد یک معیار بیوشیمیایی جدید برای سلامت سلولی که محققان اکنون از آن به عنوان ساعت اپی ژنتیک یاد می کنند (Blocklandt et al., 2011; Horvath, 2013).

به محض اینکه اخباری در مورد ساعت اپی ژنتیک هوروات منتشر شد، دانشمندان مشتاقانه شروع به بررسی امکان معکوس کردن الگوهای اپی ژنتیکی برای برگرداندن ساعت کردند (راندو و چانگ، 2012). مطالعات گزارش کردند که حفظ انتخاب‌های سبک زندگی شخصی سالم مانند ورزش کردن و خوردن یک رژیم غذایی خوب می‌تواند به سلول‌ها کمک کند الگوهای اپی ژنتیکی را حفظ کنند که بیشتر شبیه الگوهای موجود در سلول‌های جوان‌تر است، اما این تغییرات تنها می‌تواند زمان را تا کنون به عقب برگرداند (Quach et al., 2017). ). اکنون محققان به دنبال روش های دیگری برای ویرایش اپی ژنوم هستند. با ابزارهای جدیدی که در اختیار داریم، مانند CRISPR، این امکان برای ما وجود دارد که وارد شویم و به صورت دستی الگوهای اپی ژنتیک روی DNA خود را تغییر دهیم. در حال حاضر کارهای زیادی در این زمینه در حال انجام است (به عنوان مثال، لاو و سو و همکاران، 2017)، اما توجه به این نکته مهم است که ما هنوز نمی دانیم که اپی ژنوم تا چه اندازه به طور مستقیم به روند پیری کمک می کند و اینکه آیا ویرایش آن اثر ضد پیری مورد نظر را خواهد داشت.

در نتیجه…

این مطالعات نشان می دهد که ما در راه کشف رازهای علمی طولانی مدت زندگی هستیم. گفته می شود اولین کسی که تا 150 سالگی زندگی می کند قبلاً متولد شده است!

با توجه به پیشرفت‌های اخیر، تصور اینکه ما نتوانیم عمر انسان را فراتر از حد فعلی آن افزایش دهیم، سخت است. اما اینکه آیا پیری به سادگی بیماری دیگری است که در انتظار درمان است یا خیر، موضوعی قابل بحث است. فقط زمان نشان می دهد که آیا علم می تواند از مرگ و میر پیشی بگیرد.

در حالی که برخی معتقدند ما اصلاً نباید وارد این بازی عقل شویم، یک چیز مسلم است: کنجکاوی بخشی جدایی ناپذیر از انسانیت ماست و تا زمانی که زنده هستیم، کنجکاوی ما همیشه ما را به جستجوی پاسخ این سوال پایدار سوق می دهد. .

فقط زمان نشان می دهد که آیا علم می تواند از مرگ و میر پیشی بگیرد

درباره نویسنده

آریل هوگان لیسانس زیست شناسی و لیسانس زبان فرانسه را از دانشگاه ویرجینیا دریافت کرد. او اکنون در حال تحصیل در مقطع دکتری است. در علوم اعصاب در برنامه NSIDP در UCLA. تحقیقات او بر آسیب CNS و ترمیم عصبی متمرکز است. به طور خاص، او در حال تحقیق در مورد برنامه‌های رونویسی ذاتی افتراقی است که امکان بازسازی PNS را فراهم می‌کند و بررسی می‌کند که چگونه این برنامه‌های رونویسی می‌توانند در مدل‌های آسیب CNS برای ترویج بازسازی ایجاد شوند. او همچنین از یادگیری در مورد بیومکاترونیک و رابط مغز و ماشین (BMI) و همچنین شرکت در گسترش علم و تدریس لذت می برد. او در خارج از آزمایشگاه، وقت خود را صرف تمرین زبان فرانسه، بازی بسکتبال، تماشای فیلم (حتی فیلم های بد) و مسافرت می کند. برای اطلاعات بیشتر در مورد آریل هوگان، لطفاً از نمایه کامل او دیدن کنید.

منابع

Bocklandt, S., Lin, W., Sehl, ME, Sánchez, FJ, Sinsheimer, JS, Horvath, S., & Vilain, E. (2011). پیش بینی اپی ژنتیکی سن یک مجله PLoS, 6(6)، e14821. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0014821

Conboy، IM، Conboy، MJ، Wagers، AJ، Girma، ER، Weissman، IL، و Rando، TA (2005). جوان سازی سلول های پیش ساز پیر با قرار گرفتن در معرض یک محیط سیستمیک جوان. طبیعت, 433(7027)، 760-764. https://doi.org/10.1038/nature03260

Conboy، IM، Conboy، MJ، Smythe، GM، و Rando، TA (2003). بازیابی پتانسیل بازسازی به عضله پیر با واسطه. علوم (نیویورک، نیویورک), 302(5650)، 1575-1577. https://doi.org/10.1126/science.1087573

هوروث اس (2013). سن متیلاسیون DNA بافت ها و انواع سلول های انسانی ژنوم زیست شناسی, 14(10)، R115. https://doi.org/10.1186/gb-2013-14-10-r115

Iram، T.، Kern، F.، Kaur، A.، Myneni، S.، Morningstar، AR، Shin، H.، Garcia، MA، Yerra، L.، Palovics، R.، Yang، AC، Hahn، O ., Lu, N., Shuken, SR, Haney, MS, Lehallier, B., Iyer, M., Luo, J., Zetterberg, H., Keller, A., Zuchero, JB, Wyss-Coray, T. (2022). CSF جوان الیگودندروژنز و حافظه را در موش های مسن از طریق Fgf17 بازیابی می کند. طبیعت, 605(7910)، 509-515. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04722-0

Lau, CH, & Suh, Y. (2017). ویرایش ژنوم و اپی ژنوم در مطالعات مکانیکی پیری انسان و بیماری‌های مرتبط با پیری. جرونتولوژی, 63(2)، 103-117. https://doi.org/10.1159/000452972

Quach، A.، Levine، ME، Tanaka، T.، Lu، AT، Chen، BH، Ferrucci، L.، Ritz، B.، Bandinelli، S.، Neuhouser، ML، Beasley، JM، Snetselaar، L.، والاس، RB، Tsao، PS، Absher، D.، Assimes، TL، Stewart، JD، Li، Y.، Hou، L.، Baccarelli، AA، Whitsel، EA، Horvath، S. (2017). تجزیه و تحلیل ساعت اپی ژنتیک رژیم غذایی، ورزش، تحصیلات و عوامل سبک زندگی سالخورده, 9(2)، 419-446. https://doi.org/10.18632/aging.101168

راندو، TA، و چانگ، HY (2012). پیری، جوانسازی و برنامه ریزی مجدد اپی ژنتیک: تنظیم مجدد ساعت پیری. سلول, 148(1-2)، 46-57. https://doi.org/10.1016/j.cell.2012.01.003

سالاس پرز، اف.، راموس-لوپز، او.، مانسگو، ام ال، میلاگرو، فی، سانتوس، جی ال، ریزو-بوج، جی آی، و مارتینز، جی (2019). متیلاسیون DNA در ژن های مسیرهای تنظیم طول عمر: ارتباط با چاقی و عوارض متابولیک سالخورده, 11(6)، 1874-1899. https://doi.org/10.18632/aging.101882

Telano LN، Baker S. فیزیولوژی، مایع نخاعی مغزی. [به روز شده در 2022 ژوئیه 4]. در: StatPearls [اینترنت]. جزیره گنج (FL): StatPearls Publishing; ژانویه 2022-. موجود از: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK519007/

Villeda، SA، Plambeck، KE، Middeldorp، J.، Castellano، JM، Mosher، KI، Luo، J.، Smith، LK، Bieri، G.، Lin، K.، Berdnik، D.، Wabl، R.، Udeochu, J., Wheatley, EG, Zou, B., Simmons, DA, Xie, XS, Longo, FM, & Wyss-Coray, T. (2014). خون جوان اختلالات مربوط به سن در عملکرد شناختی و شکل پذیری سیناپسی را در موش معکوس می کند. طب طبیعت, 20(6)، 659-663. https://doi.org/10.1038/nm.3569

Zhang، B.، Lee، DE، Trapp A.، Tyshkovskiy، A.، Lu، AT، Bareja، A. Kerepesi، C.، Katz، LH، Shindyapina، AV، Dmitriev، SE، Baht، GS، Horvath، S ., Gladyshev, VN, White, JP, bioRxiv 2021.11.11.468258;doi:https://doi.org/10.1101/2021.11.11.468258

این مقاله در ابتدا در ظاهر دانستن نورون ها