طريقة جديدة قد تساعد أولئك الذين يعانون من اضطراب الرحلات الجوية الطويلة

اكتشف علماء من معهد وايزمان طريقة جديدة قد تساعد من يعانون من اضطراب الرحلات الجوية الطويلة، من خلال استخدام الأكسجين القادر على مزامنة الساعات البيولوجية في الجسم.

تستطيع معظم الحيوانات، بما في ذلك البشر، قياس الوقت باستخدام ساعة بيولوجية داخلية. ولكن عندما يسافر الناس إلى وجهات بعيدة تقع في منطقة زمنية جديدة، فإنهم يعانون من عدم التوافق بين "الساعة البيولوجية" لجسمهم وساعتهم الخارجية. والنتيجة هي اضطراب في الساعة البيولوجية - أو بعبارة أخرى - "الطيران" (اضطراب الرحلات الجوية الطويلة).

والآن، قد تقدم طريقة جديدة طورها العلماء في معهد وايزمان للعلوم حلاً للأشخاص الذين يعانون من الصرع بالإضافة إلى الاضطرابات الأخرى الناتجة عن خلل في نشاط الساعة البيولوجية. وقد أثبتت هذه الطريقة، التي تعتمد على التعرض للهواء المحتوي على نسبة قليلة من الأكسجين، فعاليتها في تجربة أجريت على الفئران وتم وصفها مؤخرًا في المجلة العلمية Cell Metabolism.

يقول الدكتور جاد آشر من قسم العلوم الجزيئية الحيوية، الذي يرأس مجموعة البحث: "لقد رأينا أنه في الفئران التي تعرضت لتغيرات في مستويات الأكسجين، تم قصر الرحلة بشكل ملحوظ". أدار البحث الدكتور ياريت أداموفيتش تام وباحث ما بعد الدكتوراه الدكتور بنيامين لادوك. وكانت الدكتورة مارينا جوليك من مختبر الدكتور آشر والدكتور مارتن كونرز من جامعة بريستول بالمملكة المتحدة شريكين أيضًا في الدراسة.

أراد العلماء تتبع الإشارة البيولوجية التي تمكن من مزامنة جميع الساعات في الجسم. يوضح الدكتور أداموفيتش تام: "تتكون الساعة البيولوجية من ملايين الساعات الموجودة في كل عضو وخلية في الجسم". "أردنا أن نفهم ما هو الشيء الذي يتيح التنسيق بينهما، حتى يكونا متناغمين". ويرتبط التمثيل الغذائي ودرجة الحرارة -كما يعلم العلماء- باستهلاك الأكسجين ومن المعروف أنهما عاملان مهيمنان في مزامنة ساعات الجسم. وفي ضوء ذلك، شرعوا في اختبار ما إذا كان الأكسجين قد يكون أيضًا إشارة متزامنة لساعات الجسم.

يوضح الدكتور آشر: "هناك ثلاثة متطلبات لمثل هذه المائة". "أولا، تحتاج خلايا الجسم إلى التعرف عليه؛ ثانيًا، يجب أن يكون له إيقاع يومي - أي أنه يجب أن يصل إلى مستوى الذروة كل 24 ساعة وبالتالي ينقل "رسالة" حول الوقت؛ وثالثاً، يجب أن يؤثر على جميع خلايا الجسم ويجعلها تظهر في نفس الوقت."

يتم التعرف على الأكسجين من قبل معظم خلايا الجسم، وبالتالي يلبي بالتأكيد المطلب الأول. ولكن ماذا عن المتطلبات الأخرى؟ وفي تجربة أجروها على الفئران، رأى العلماء أن استهلاك الأكسجين ووجوده في الدم له إيقاع يومي. يقول الدكتور لادويكس: "كان من المهم بالنسبة لنا أن نفهم ما إذا كانت الأنسجة الموجودة في الحيوان تشعر بهذه التغييرات اليومية أيضًا". ولهذا الغرض، استخدم العلماء التكنولوجيا المتوفرة في مختبر الدكتور كونرز، وهي قطب كهربائي يتم زرعه في كلية فأر، ويراقب مستويات الأكسجين فيها، بينما يتحرك الحيوان بحرية في القفص. يقول الدكتور آشر: "لقد رأينا أن مستويات الأكسجين في الكلى تتحرك بإيقاع يومي - أي أنها تصل إلى ذروتها كل يوم".

أخيرًا، فحص العلماء ما إذا كان التغير اليومي في مستويات الأكسجين قادرًا على "إخبار" الساعات بالوقت، وهو ما يلبي الشرط الثالث. ولهذا الغرض، كشفوا عن زراعة أنسجة لا تتزامن ساعاتها مع مستويات الأكسجين المتغيرة بطريقة تحاكي الوضع عند الحيوان. وكما توقعوا، وجدوا أن هذا التعرض تسبب في مزامنة ساعات الخلايا بينما لم تكن الساعات في المجموعة الضابطة، والتي تم الاحتفاظ بها عند مستوى ثابت من الأكسجين، متزامنة.

يقول الدكتور آشر: "لقد أظهرنا أن الأكسجين قادر على إحداث تزامن على مدار الساعة، وهو تأثير لم تتم دراسته أو وصفه مطلقًا في سياق الساعات البيولوجية". وبعد ذلك اكتشف العلماء أن العملية تعتمد على بروتين يشجع التعبير الجيني ويتأثر هو نفسه بالأكسجين ويسمى HIF1.

وتضمنت الخطوة الأخيرة تطبيق إشارة "في الميدان". ولهذا الغرض، قام العلماء بتغيير الساعات البيولوجية للفئران بشكل مصطنع، بهدف جعلها تطير. "لقد قمنا بتغيير نظام الضوء والظلام للفئران، مما جعلها تقفز ست ساعات إلى الأمام في الوقت المناسب. "هذا الوضع يحاكي رحلة من إسرائيل إلى إحدى دول الشرق الأقصى"، يوضح الدكتور أداموفيتش تام.

وبالقرب من يافات شيهو، تم تعريض مجموعة من الفئران لمستويات منخفضة من الأكسجين لعدة ساعات. وتعرضت مجموعة أخرى - كانت بمثابة مجموعة مراقبة - لمستوى ثابت من الأكسجين. النتيجة: كانت رحلة الفئران في المجموعة الأولى أقصر بكثير مقارنة بالمجموعة الضابطة.

يقول الدكتور آشر: "لقد أظهرنا أن التغيرات في مستويات الأكسجين قادرة على مزامنة الساعات البيولوجية لدى الفئران وتحسين وقت التعافي من السكتة الدماغية بشكل ملحوظ". "هل يمكننا رؤية هذا التأثير عند البشر أيضًا؟ هذا السؤال لا يزال مفتوحا."

ويضيف أيضًا: "هذه نتائج مثيرة سواء في الجانب العلمي أو فيما يتعلق بالإمكانات التطبيقية الكامنة في الاكتشاف. الآن، على سبيل المثال، نقوم باختبار ما إذا كان الهواء الغني بالأكسجين يمكن أن يؤدي أيضًا إلى تحسين التنفس. وإذا تبين أن هذه الطريقة فعالة على البشر، فيمكننا التفكير في حلول بسيطة لتطبيقها؛ على سبيل المثال - استخدام قناع الأكسجين على متن الطائرة."