العلماء يكشفون عن “نافذة منتصف العمر” الحاسمة للوقاية من تدهور الدماغ المرتبط بالعمر!
دراسة رائدة نُشرت في مجلة PNAS كشفت أن شيخوخة الدماغ تتبع مسارًا مميزًا ولكنه غير خطي مع نقاط انتقال حاسمة. البحث، الذي أجرته مجموعة دولية من العلماء بقيادة ليليان ر. موجيكا-بارودي، دكتوراه، من جامعة ستوني بروك، يقدم رؤى جديدة حول متى قد تكون التدخلات لمنع التدهور المعرفي أكثر فعالية.
حلل الفريق التواصل الوظيفي بين مناطق الدماغ (شبكات الدماغ) في أكثر من 19,300 فرد عبر أربعة مجموعات بيانات كبيرة. تكشف نتائجهم أن شبكات الدماغ تتدهور بطريقة تتبع منحنى إحصائي على شكل حرف S مع نقاط انتقال واضحة، بدلاً من بداية الأعراض السريرية المتأخرة أو التدهور التدريجي الخطي الذي كان يُفترض سابقًا. يظهر التأثير لأول مرة حوالي سن 44 عامًا، حيث يصل التدهور إلى ذروته حول سن 67 ويستقر بحلول سن 90. وقد أظهرت أعمال سابقة للفريق بقيادة المتعاون ناثان سميث أن إشارات الدماغ تتأثر بفقدان الطاقة لدى الخلايا العصبية (نقص الأيض). وبالتالي تشير نقاط الانتقال على مستوى السكان إلى وجود نوافذ محددة يمكن أن يكون فيها التدخل الأكثر تأثيرًا.
تقول المؤلفة الرئيسية موجيكا-بارودي: “فهم متى وكيف تزداد شيخوخة الدماغ يعطينا نقاط زمنية استراتيجية للتدخل”. وهي مديرة مختبر التشخيص العصبي الحسابي (LCNeuro)، ورئيسة كرسي بازيكي للعلوم العصبية الأيضية، وأستاذة الهندسة الطبية الحيوية في مركز لوفير للفيزياء والبيولوجيا الكمية ومدرسة الطب في ستوني بروك.
وتوضح: “لقد حددنا نافذة حرجة في منتصف العمر حيث يعاني الدماغ من انخفاض الوصول إلى الطاقة ولكن قبل حدوث ضرر لا يمكن عكسه؛ إنها بشكل أساسي ‘الانحناءة’ قبل ‘الكسر’. خلال منتصف العمر، تعاني الخلايا العصبية من ضغط أيضي بسبب نقص الوقود؛ فهي تكافح لكنها لا تزال قابلة للحياة”. وتضيف: “لذا فإن توفير وقود بديل خلال هذه النافذة الحرجة يمكن أن يساعد في استعادة الوظيفة. ومع ذلك، بحلول الأعمار اللاحقة قد يؤدي الجوع المطول للخلايا العصبية إلى سلسلة من التأثيرات الفسيولوجية الأخرى التي تجعل التدخل أقل فعالية”.
لم يقتصر الباحثون على رسم هذا المسار العمري بل حددوا محركه الرئيسي: مقاومة الإنسولين لدى الخلايا العصبية.
من خلال مقارنة العلامات الحيوية الأيضية والوعائية والالتهابية، وجدوا أن التغيرات الأيضية تسبق باستمرار تلك الوعائية والالتهابية. كما أشارت تحليلات التعبير الجيني إلى دور ناقل الجلوكوز GLUT4 المعتمد على الإنسولين وبروتين نقل الدهون APOE (وهو عامل خطر معروف لمرض الزهايمر) في هذه الأنماط العمرية.
ومع ذلك ، فقد حددت نفس تحليلات التعبير الجيني أيضًا ناقل الكيتون MCT2 كعامل حماية محتمل ، مما يشير إلى أن تعزيز قدرة الدماغ على استخدام الكيتونات – وهو وقود بديل يمكن للخلايا العصبية استقلابه دون الحاجة للإنسولين – قد يكون مفيدًا.
ثم حفز هذا الاكتشاف لدراسة تدخل تجريبية ، حيث قارن الباحثون إعطاء جلوكوز وكيتونات بجرعات فردية متناسبة حراريًا لـ101 مشارك عند مراحل مختلفة على طول المسار العمري.
كانت الآثار ملحوظة في هذه المجموعة. بخلاف الجلوكوز ، ساعدت الكيتونات بشكل فعال على استقرار الشبكات العقلانية المتدهورة ، لكن الآثار اختلفت بشكل كبير عبر النقاط الانتقال الحاسمة. أظهرت الكيتونات فوائد معتدلة لدى البالغين الشباب (20-39 عامًا) وحققت أقصى فوائد خلال فترة “الضغط الأيضي” في منتصف العمر (40-59 عامًا) بعد ذلك بدأت الشبكات تفقد الاستقرار ولكن كان لها تأثير أقل عند كبار السن (60-79 عامًا) بمجرد وصول عدم الاستقرار الشبكي لأقصى تسارع وسيطرة التأثيرات الوعائية المركبة.
ويقول موجيكا-بارودي والمؤلفون المشاركون إن هذه النتائج قد تحدث ثورة في طرق منع التدهور المعرفي المرتبط بالعمر والأمراض التنكسية العصبية مثل الزهايمر.
عادةً ما تستهدف العلاجات الحالية الأعراض بعد ظهورها وغالباً ما تكون متأخرة جدًا للتدخل الفعال. تشير هذه الدراسة إلى أن التدخلات الأيضية – سواء كانت عبر أساليب غذائية مثل الحميات الكيتونية أو المكملات الغذائية – قد تكون الأكثر فعالية عندما تبدأ في الأربعينات من عمر الشخص ، قبل وقت طويل من ظهور أعراض معرفتها .
يشير بوتوند أنتالي ، دكتوراه ، زميل ما بعد الدكتوراة في الهندسة الطبية الحيوية بجامعة ستوني بروك وأول مؤلف للدراسة قائلاً: “يمثل هذا تحولاً جذرياً فيما نفكر فيه بشأن منع شيخوخة الدماغ”. ويضيف: “بدلاً من الانتظار حتى تظهر أعراض معرفتها والتي قد لا تظهر حتى يحدث ضرر كبير بالفعل, يمكننا تحديد الأشخاص المعرضين للخطر عن طريق علامات عصبية أيضيه والتدخل خلال هذه النافذة الحرجة”.
من منظور الصحة العامة, تؤكد موجيكابارودي أنه يمكن لهذه النتائج إبلاغ إرشادات جديدة للفحص وطرق الوقاية . إن التعرف المبكر(في منتصف العمر )على زيادة مقاومة الإنسولين داخل المخ(ليس فقط بالدم), جنباً الى جنب مع تدخلات أيضيه مستهدفة ,يمكن ان يؤخر الشيخوخة الإدراكية بشكل كبير لملايين الأشخاص .
مع تقدم سكان العالم بسرعة نحو الشيخوخة ومن المتوقع تضاعف حالات الخرف بحلول عام 2050, توفر هذه الرؤى حول توقيت وآليات شيخوخة المخ أملاً جديداً لاستراتيجيات وقائية يمكن أن تحافظ على الصحة الإدراكية حتى مراحل الحياة المتقدمة .
تم تمويل البحث بواسطة مؤسسة W.M.Keck ومبادرة NSF Brain Research through Advancing Neurotechnologies(BRAIN).
تم الانتهاء من العمل بواسطة علماء جامعة ستوني بروك بالتعاون مع علماء مستشفى ماسachusetts العام وعيادة مايو وجامعة أكسفورد ومركز ميموريال سلوان كيترينغ.
