التمثيل الغذائي في خلايا الدماغ.. الفئران تكشف أسرارا غريبة

نشر فريق بحثي من جامعة كاليفورنيا الأمريكية، أول أطلس للمركبات الوسطية الناتجة عن عملية التمثيل الغذائي في دماغ الفأر.

وتشتمل مجموعة البيانات على 1547 جزيئًا مختلفًا عبر 10 مناطق دماغية في ذكور وإناث فئران التجارب من مرحلة المراهقة وحتى مرحلة البلوغ وحتى الشيخوخة المتقدمة، ونُشر العمل في 15 أكتوبر/ تشرين الأول بدورية "نيتشر كومينيكيشن".

وباستخدام تقنيات متقدمة عالية الإنتاجية لفصل وتحديد جميع المواد الكيميائية أو المستقلبات المختلفة الموجودة في وقت معين في خلية أو نسيج أو عضو، إلى جانب علم الجينوم وعلم النسخ والبروتيوميات، حصل العلماء على فهم أفضل لما يحدث داخل الخلايا والأنسجة.

وخلال الدراسة، أخذ أوليفر فين، مدير مركز ويست كوست للأيض الغذائي في جامعة كاليفورنيا، وزملاؤه، عينات من الفئران بعمر 3 أسابيع (مراهق) و16 أسبوعًا (بالغ مبكر)، و59 أسبوعًا (منتصف العمر) و92 أسبوعًا (كبار السن)، ونظروا إلى 10 مناطق دماغية منفصلة بوظائف مختلفة.

ويقول فين إن النتائج تظهر أن التمثيل الغذائي للدماغ يختلف بشكل واضح بين مناطق الدماغ الكبيرة، مثل جذع الدماغ الذي يتحكم في الوظائف الحيوية كالتنفس وضغط الدم من المخ، الذي بدوره يتحكم في الحركات والكلام والتفكير.

بالإضافة إلى ذلك، أظهرت أقسام محددة تركيزات عالية من المستقلبات المرتبطة بمستقبلات معينة، مثل الأدينوزين والسيراميد وإيثرات الفوسفوليبيد، ولم يجدوا أي اختلافات في التمثيل الغذائي بين أدمغة الفئران من الذكور والإناث.

وعندما قارن الفريق الحيوانات من مختلف الأعمار، وجدوا أن الفئران البالغة أظهرت بشكل عام أكبر فرق في التمثيل الغذائي بين أقسام الدماغ، وكانت الاختلافات بين المناطق أقل في فترة المراهقة وأقل بكثير في الأعمار الكبيرة جدًا.

ويضيف: "في سن الشيخوخة، تبدو وظائف الطاقة أقل كفاءة، كما أن أغلفة المايلين التي تحيط بالمحاور أو الأسلاك في الدماغ تغير تكوينها".

وأظهرت جزيئات الدهون بشكل خاص اختلافات كبيرة في الشيخوخة وعبر مناطق الدماغ، تستحق هذه الدهون تحقيقًا محددًا لمعرفة مدى ارتباطها بالتغيرات في وظائف المخ، على سبيل المثال في إرسال الإشارات.

ويشير إلى أنه في سن الشيخوخة، يصبح نظام الاستجابة ضد الإجهاد التأكسدي نشطًا للغاية، بينما تبدأ البروتينات في الانقسام إلى ببتيدات بمعدل متزايد، وتنعكس هذه التغييرات في التمثيل الغذائي.

ويقول كينت لويد الباحث المشارك بالدراسة: "تُظهر هذه الورقة البارزة بوضوح قوة فأر المختبر كنموذج لتسريع فهمنا لعملية التمثيل الغذائي في الدماغ، بما في ذلك البشر على وجه الخصوص".