كم عمر أعضاءك؟ هل تعلم أن الأعضاء هي مزيج من الخلايا الشابة والقديمة

إن ما أثار دهشة العلماء اكتشافهم إن الأعضاء هي مزيج من الخلايا الشابة و القديمة و مازال العلماء في طور اكتشاف الهياكل الخلوية ذات العمر الطويل ، الأمر الذي أدى إلى وجود رؤى حول الأمراض المرتبطة بالعمر.

لقد كان العلماء يعتقدون أن الخلايا العصبية أو ربما خلايا القلب قد تكون هي أقدم الخلايا في الجسم. أما الآن ، فقد اكتشف باحثو معهد سالك Salk Institute أن دماغ الفأر وكبده وبنكرياسه تحتوي على مجموعات من الخلايا والبروتينات ذات العمر الطويل للغاية –  حيث أن بعضها قديم مثل قدم الخلايا العصبية.

و قد تم نشر النتائج  التي توضح "الفسيفساء العمرية"  في مجلة الخلية الأيضية Cell Metabolism في 6 يونيو 2019.

ويمكن تطبيق أساليب الفريق على أي نسيج في الجسم تقريباً ، و ذلك من خلال توفير معلومات قيمة حول وظيفة الخلايا غير المنقسمة لمدى الحياة وكيف تفقد الخلايا السيطرة على جودة وسلامة البروتينات والهياكل الخلوية الهامة أثناء التقدم في العمر.

المفاجأة بوجود هياكل خلوية قديمة بقدم الكائن الحي

يقول مارتن هيتزر Martin Hetzer وهو نائب رئيس مجلة سالك ورئيس قسم العلوم ، و كبير المؤلفين والكاتب الرئيسي  في هذا البحث :

"لقد فوجئنا تماماً بالعثور على هياكل خلوية قديمة كقدم الكائن الموجودة فيه، وهذا يشير إلى تعقيد خلوي أكبر مما كنا نتخيل سابقاً وله آثار مثيرة على كيفية تفكيرنا في تقدم عمر الأعضاء مثل الدماغ والقلب والبنكرياس".

لا تنقسم معظم الخلايا العصبية في الدماغ خلال مرحلة البلوغ، وبالتالي فإنها تعاني من تدهور على مدى العمر الطويل . ومع ذلك ، وبسبب القيود التقنية  ، كان من الصعب تحديد عمر الخلايا المتواجدة خارج الدماغ إلى حد كبير.

و يقول رافائيل أروجو إي دريجو Rafael Arrojo e Drigo ، وهو أول مؤلف وعالم في فريق العمل في مجلة سالك : "لقد سأل علماء الأحياء - كم عمر الخلايا في الكائن الحي؟ .

إذ أن هناك فكرة عامة وهي أن الخلايا العصبية قديمة، بينما الخلايا الأخرى في الجسم صغيرة نسبياً وتتجدد طوال حياة الكائن الحي، ولقد شرعنا في معرفة ما إذا كان من الممكن أن يكون لدى بعض الأعضاء خلايا طويلة العمر مثل الخلايا العصبية في المخ".

من المدهش أن  الخلايا البطانية (الخلايا التي تبطن الأوعية الدموية) قديمة أيضاً مثل قدم الخلايا العصبية

نظرًا لأن الباحثين كانوا يعلمون أن معظم الخلايـا العصبية لا يتم استبدالها خلال فترة العمر، فقد استخدموها كـ "خط أساس عمر" لمقارنة الخلايا الأخرى غير المقسمة. وقام الفريق بدمج وصف نظائر الإلكترون مع طريقة تصوير هجينة في الفهرس الشهري للتخصصات الطبية(MIMS-EM)  لتصور وقياس عمر الخلية والبروتين ودورانها في المخ والبنكرياس والكبد في نماذج القوارض الصغيرة والقديمة.

للتحقق من صحة طريقتهم حدد العلماء أولاً عمر الخلايا العصبية ووجدوا - كما يشتبهون – أن تلك الخلايا كانت قديمة كقدم عمر الكائن الحي. ومع ذلك من المدهش أن الخلايا التي تبطن الأوعية الدموية والتي تسمى بالخلايا البطانية كانت أيضاً قديمة مثل قدم الخلايا العصبية، وهذا يعني أن بعض الخلايا غير العصبية لا تنسخ نفسها أو تحل محلها طوال فترة الحياة.

كما أظهر البنكرياس الذي هو عضو مسؤول عن الحفاظ على مستويات السكر في الدم وإفراز إنزيمات الجهاز الهضمي خلايا مختلفة الأعمار.و إن جزءاً صغيراً من البنكرياس المعروف باسم جزر لانجرهانز Langerhans (مجموعات من خلايا البنكرياس تفرز الأنسولين والجلوكاجون )ظهر للباحثين على أنه لغز من الخلايا الشابة والقديمة المترابطة. حيث تتكاثر بعض خلايا بيتا التي تطلق الأنسولين طوال العمر وكانت صغيرة نسبيًا، في حين أن بعضها لم ينقسم وكان عمره طويلًا على غرار الخلايا العصبية، ولكن هناك نوع آخر من الخلايا يسمى بخلايا دلتا (خلايا منتجة للسوماتوستاتين. ويمكن العثور عليها في المعدة والأمعاء وجزر البنكرياس) لم تنقسم على الإطلاق، حيث كانت البنكرياس مثالاً رائعاً على الفسيفساء العمرية وهي مجموعة من الخلايا المتطابقة التي تتميز بأعمارها.

خلايا الكبد

وقد أشارت دراسات سابقة إلى أن الكبد لديه القدرة على التجدد خلال مرحلة البلوغ، لذلك اختار الباحثون هذا العضو متوقعين مراقبة خلايا الكبد الصغيرة نسبياً.

وكمفاجأة جديدة وُجد أن الغالبية العظمى من خلايا الكبد لدى الفئران البالغين الأصحاء، قديمة كقِدَم وجود الحيوان (كعمره)، وفي المقابل فإن الخلايـا التي تبطن الأوعية الدموية والخلايا الشبيهة بالنجوم وهي نوع آخر من خلايا الكبد تعيش عمراً أقصر. وهكذا وبشكل غير متوقع أظهر الكبد أيضاً فسيفساء العمر مما يشير إلى مسارات جديدة محتملة للبحوث الجديدة الخاصة بهذا العضو.

أما على المستوى الجزيئي فقد احتوت مجموعة مختارة من الخلايـا التي تمت ملاحظتها لفترة طويلة على مجمعات بروتينية تظهر فسيفساء العمر.

وعلى سبيل المثال تحتوي الأهداب الرئيسية (الزوائد الشبيهة بالشعر على السطح الخارجي للخلايا) لخلايا بيتا في البنكرياس والخلايا العصبية على مناطق بروتينية ذات فترات حياة مختلفة إلى حد كبير. وفي تناقض صارخ لم تحتوي الخلايـا الموجودة في الكبد على بروتينات طويلة العمر على الإطلاق.

أصبح بإمكان التقنيات الجديدة تحديد عمر الخلايا و مجتمعاتها الجزيئية

يقول مارك إليسمان Mark Ellisman وهو أستاذ متميز في علوم الأعصاب في كلية الطب بجامعة سان دييغو UC San Diego's School of Medicine وزعيم الدراسة مع هيتزر Hetzer: "بفضل التقنيات المرئية الجديدة يمكننا تحديد عمر الخلايا ومجمعاتها الجزيئية بدقة أكبر من أي وقت مضى.

وهذا يفتح أبواباً جديدة لدراسة جميع الخلايـا والأنسجة والأعضاء في الحالات الطبيعية وفي الحالات المرضية". حيث قام مختبره وهو المركز الوطني لبحوث المجهر والتصوير National Center for Microscopy and Imaging Research بتطوير وتوفير طرق جديدة لتصوير الأنسجة من أجل الفحص المجهري متعدد المقاييس ومتعدد الوسائط. إذ قدمت هذه الطرق العديد من التقنيات الجديدة والممكنة التي سمحت بإجراء هذه الدراسة.

ويضيف هيتزر Hetzer:

"إن تحديد عمر الخلايا والهياكل الخلوية في الكائنات البالغة سيوفر رؤى جديدة في آليات المحافظة على الخلايا وإصلاحها وتأثير التغييرات التراكمية خلال مرحلة البلوغ على صحة وتطور المرض، كما أن الهدف النهائي هو استخدام هذه الآليات لمنع أو تأخير تدهور الأجهزة المرتبطة بالعمر مع تجديد الخلايـا المحدودة".

مدى ارتباط الفسيفساء العمرية بالصحة و الأمراض

يخطط الباحثون والمؤلفون لاحقاً لإيجاد الفرق في العمر بالنسبة للأحماض النووية والدهون، كما أنهم يريدون فهم مدى ارتباط الفسيفساء العمرية بالصحة والأمراض مثل السكري من النوع 2

ومن بين المؤلفين سواتي تياغي  Swati Tyagi من مجلة سالك Salk
و كذلك فاردا ليفرام  Varda Lev-ram
و رانجان رامشاندرا Ranjan Ramachandra
و توماس ديرينك  Thomas Deerinck
و إيريك بوشونغ Eric Bushong
و سيبيستيان فان Sebastien Phan من معهد كاليفورنيا
سان دييغو UC San Diego و فيكتوريا أورفان Victoria Orphan و كلاود ليشين Claude Lechene من معهد كاليفورنيا التكنولوجي و من مستشفى بريجهام والنساء.

و كذلك فاردا ليفرام  Varda Lev-ram و رانجان رامشاندرا Ranjan Ramachandra و توماس ديرينك  Thomas Deerinck و إيريك بوشونغ Eric Bushong و سيبيستيان فان Sebastien Phan من معهد كاليفورنيا سان دييغو UC San Diego و فيكتوريا أورفان Victoria Orphan و كلاود ليشين Claude Lechene من معهد كاليفورنيا التكنولوجي و من مستشفى بريجهام والنساء.

وقد تم تمويل العمل من قبل المعاهد الوطنية للصحة (R01 NS096786, NINDS NIH RO1 NS027177-30, NIGMS 5P41 GM103412-29),   ومؤسسة كيك Keck ومؤسسة نوميس NOMIS (نظام معلومات إدارة المخالفين الوطني في الولايات المتحدة)

المصدر