تصف دراسة جديدة الآلية الجزيئية المشاركة في العلاقة بين تقييد السعرات الحرارية وطول العمر
إن إجابات العلماء حول مسألة إطالة متوسط العمر المتوقع ليست دائما لا لبس فيها، ولكن أحد اتجاهات البحث التي تكتسب قوة يشير إلى وجود صلة بين اتباع نظام غذائي منخفض السعرات الحرارية وطول العمر. وبالفعل في عام 1930، وجد كلايف ماكاي، اختصاصي التغذية من جامعة كورنيل في الولايات المتحدة، أن الفئران التي تغذت على نظام غذائي منخفض السعرات الحرارية عاشت 48 شهرًا، مقارنة بالفئران التي تغذت على نظام غذائي عادي، والتي كان عمرها 30 شهرًا. ومنذ ذلك الحين، تم نشر مئات الدراسات، التي تم فيها اختبار الظاهرة على الخميرة والديدان والذباب والفئران والجرذان والكلاب. وبحسب هذه الدراسات فإن تقليل عدد السعرات الحرارية المستهلكة بنحو الثلث يطيل عمر الحيوانات بنحو 30%. علاوة على ذلك، فإن الثدييات التي تم تقييد تناولها من السعرات الحرارية أصيبت بأورام أقل، وكانت إصابتها بمرض السكري أقل، وتأخرت علامات الشيخوخة. حتى الآن، يعد تقييد السعرات الحرارية هو العلاج الوحيد الذي ثبت أنه فعال في إطالة العمر.
على الرغم من مرور 70 عامًا منذ بحث ماكاي، لم يتم تجميع الكثير من المعرفة حول الآلية الجزيئية المشاركة في هذه الظاهرة. في العقد الماضي، أجريت العديد من الدراسات على حيوانات نموذجية، مثل الخميرة ودودة C. elegans، وتم اكتشاف طفرات في عشرات الجينات التي وجد أنها تشارك في العلاقة بين تقييد السعرات الحرارية ومدة الحياة والتي تمكنت من إطالة عمر الحيوانات في بعض الأحيان تصل إلى 70%.
أحد الجينات التي جذبت الكثير من الاهتمام هو SIR2، الموجود في الخميرة ويزداد نشاطه عندما تنمو الخميرة في ظل ظروف تقييد السعرات الحرارية. وجد الباحثون أن الخميرة التي تحتوي على جين SIR2 المعيب تعيش بمعدل 40% أقل من تلك التي تحتوي على الجين الطبيعي. من ناحية أخرى، تعيش الخميرة التي تحمل نسخة إضافية من SIR2 أطول بنسبة 30% في المتوسط من تلك التي تحمل نسخة واحدة من الجين. يؤثر البروتين SIR2 – نتاج الجين – على إطالة عمر الخميرة. توجد البروتينات من عائلة SIR2 في جميع الكائنات الحية، من البكتيريا إلى البشر، ولكن يبقى السؤال حول كيفية مشاركتها في عملية الشيخوخة دون إجابة.
منذ اكتشاف دور SIR2 في الشيخوخة وإطالة العمر في نظام تقييد السعرات الحرارية، بدأ السباق بين مختبرات الأبحاث في العالم لاكتشاف دوره في البشر. وتبين أن الثدييات، بما في ذلك البشر، مجهزة بسبعة جينات تتوافق مع جين SIR2 الموجود في الخميرة. يطلق عليهم SIRT1-7. والآن، ولأول مرة، أصبح من الواضح أن أحد هذه الجينات متورط في العلاقة بين اتباع نظام غذائي منخفض السعرات الحرارية وإطالة متوسط العمر المتوقع، وسيتم نشر مقال حول هذا الأمر غدا في مجلة "العلم".
يعرض المقال دراسة أجراها في كلية الطب بجامعة هارفارد الباحث الإسرائيلي الدكتور حاييم كوهين والمجموعة البحثية للبروفيسور ديفيد سنكلير. ووجد الباحثون أنه في الفئران التي تناولت نظامًا غذائيًا منخفض السعرات الحرارية، زاد مستوى أحد البروتينات السبعة (بروتين SIRT1) أربع مرات مقارنة بمستواه في الفئران التي تم تغذيتها على نظام غذائي عادي.
فما العلاقة بين زيادة مستوى هذا البروتين وإطالة عمر الفئران؟ وفي دراسة سابقة، وجد كوهين أن بروتين SIRT1 يشارك في آليات موت الخلايا. ومن المعروف اليوم أن الآلية المركزية التي توجه الحياة والموت في الخلايا تتم عن طريق "برامج انتحارية" موجودة في كل خلية. نهاية حياة الخلية بسبب الشيخوخة أو المرض أو الإصابة وغيرها، يحدث من خلال بروتينات خاصة تنشط برنامج الانتحار. وبما أن عمليات الشيخوخة في الجسم هي نتيجة موت الخلايا، فإن أي طريقة لمنع موت الخلايا سوف تبطئ هذه العمليات.
ووجد كوهين في دراسة سابقة أن بروتين SIRT1 الموجود في خلايا الثدييات يتوسط الآلية الجزيئية المشاركة في انتحار الخلايا، والتي تشارك فيها ثلاثة بروتينات. البروتين الرئيسي، باكس، يتسبب في موت الخلايا في عملية انتحارية. يرتبط Bax عادةً ببروتين Ku70، مما يمنعه من العمل، ولكن في حالات معينة يتم تحييد Ku70 ويتم إطلاق Bax ويسبب انتحار الخلايا. يحدث مثل هذا الموقف عندما يتم ربط مجموعة الأسيتيل بـ Ku70. يتم ربطه ببروتين Ku70 في عملية يتم التحكم فيها بشكل جيد، وهذا كل شيء
والذي يحدد مصير الخلية إلى الحياة أو الموت.
وفي الدراسة الحالية، أظهر كوهين، جنبًا إلى جنب مع مجموعة الباحثين، أن SIRT1 يمكنه إزالة مجموعة الأسيتيل من Ku70 وبالتالي منع موت الخلايا. وفي وقت لاحق، أظهر الباحثون أن العلاقة بين تقييد السعرات الحرارية وعملية الشيخوخة يمكن أن تظهر أيضًا في مزارع الخلايا البشرية.
وقاموا بزراعة مجموعة من الخلايا في وسط غذائي يحتوي على مصل (سائل الدم) للفئران التي تم تغذيتها
على نظام غذائي مقيد السعرات الحرارية. تمت زراعة مجموعة ثانية من الخلايا في تربة غذائية تحتوي على مصل من الفئران التي تناولت نظامًا غذائيًا عاديًا. يقول كوهين: "اتضح لنا أن خلايا المجموعة الأولى عاشت لفترة أطول". "لقد أثبتنا لاحقًا أن منع موت الخلايا في المجموعة الأولى يعتمد على نشاط بروتين SIRT1 الموجود في المصل. وبدون هذا البروتين، فإن الخلايا التي زرعناها وفق نظام غذائي منخفض السعرات الحرارية تتصرف مثل الخلايا التي اتبعت نظامًا غذائيًا عاديًا. وبدون SIRT1، لم يعد بروتين Ku70 يحتفظ بـ Bax، وكان هذا البروتين حرًا في التسبب في موت الخلايا."
وفي الدراسة، توصل الباحثون إلى أفكار لتطوير أدوية قد تؤخر الشيخوخة. يقول كوهين: "لقد اكتشفنا بعض الجزيئات الموجودة بكمية أقل في الفئران التي تم تغذيتها بنظام غذائي مقيد السعرات الحرارية، مقارنة بالفئران التي تناولت نظامًا غذائيًا عاديًا". "وجدنا أيضًا أن هذه الجزيئات تؤثر على مستوى البروتين SIRT1 في الخلايا. نأمل أن يكون من الممكن تطوير أدوية من شأنها تنظيم مستوى هذه الجزيئات وبالتالي ربما تتمكن من تنظيم معدل الشيخوخة لدى البشر أيضًا.
