دانشمندان یک عامل مولکولی را در پس یکی از گیج‌کننده‌ترین پدیده‌های زیست‌شناسی همراه چگونگی گسترش پیری سلولی از یک قسمت بدن به قسمت دیگر که به طور بالقوه روند کلی پیری را تسریع می‌کند، شناسایی کردند.

به نقل از اس‌اف، این مطالعه جدید نشان می‌دهد که پروتئینی موسوم به «HMGB۱» به عنوان یک پیام‌رسان پیری حساس به «اکسایش-کاهش» (redox) عمل می‌کند، آن سیگنال‌هایی را حمل می‌کند که می‌توانند سلول‌های سالم را به سلول‌های پیر و ناکارآمد تبدیل کنند.

کنترل روند پیر شدن سلول

پروتئین «HMGB۱» به طور معمول در هسته سلول‌ها قرار دارد، جایی که به سازماندهی دی‌ان‌ای کمک می‌کند، اما وقتی سلول‌ها تحت فشار قرار می‌گیرند یا پیر می‌شوند، این پروتئین را به محیط اطراف خود آزاد می‌کنند. هنگامی که این پروتئین خارج از سلول قرار می‌گیرد، بسته به میزان اکسیژنی که در معرض آن قرار گرفته است، می‌تواند در اشکال شیمیایی مختلفی وجود داشته باشد.

این تیم مطالعاتی از دانشکده پزشکی «دانشگاه کره» (Korea) کشف کردند که تنها شکل کاهش یافته این پروتئین به عنوان یک شتاب‌دهنده پیری عمل می‌کند. محیط شیمیایی تعیین می‌کند که آیا این پروتئین باعث آسیب می‌شود یا خیر. شکل کاهش یافته آن که در معرض اکسیژن زیادی قرار نگرفته است، می‌تواند به گیرنده‌های سلولی متصل شده و مسیر‌های پیری را فعال کند. در مقابل، شکل اکسید شده این توانایی را از دست می‌دهد.

نمونه‌های بافت پانکراس سالم از یک موش پیر که در دوران نوزادی با «سلول‌های تی کایمریک گیرنده آنتی‌ژن» (CAR T) درمان شده است.

دانشمندان برای آزمایش این موضوع، آزمایش‌های گسترده‌ای را با استفاده از سلول‌های ریه، کلیه، پوست و ماهیچه انسان انجام دادند. هنگامی که سلول‌های سالم به مدت چند روز با شکل کاهش یافته «HMGB۱» مواجه شدند، شروع به نشان دادن علائم پیری کردند. تقسیم سلولی آنها متوقف شد، نشانگر‌های پیری را از خود نشان دادند و شروع به آزاد کردن مولکول‌های التهابی کردند. در حالی که سلول‌های مواجه شده با شکل اکسید شده، سالم باقی ماندند و به طور عادی به تقسیم خود ادامه دادند. این تأثیر در تمام انواع سلول‌های آزمایش شده ثابت بود.

وضعیت شیمیایی و اثرات پیری

توالی‌یابی ژنتیکی پیشرفته نشان داد که چه اتفاقی داخل سلول‌ها می‌افتد. شکل کاهش یافته «HMGB۱» سیگنال‌های مولکولی را فعال کرد. هنگامی که پژوهشگران این مسیر‌ها را با دارو‌های موجود مسدود کردند، اثرات پیری از بین رفت و تأیید شد که شکل کاهش یافته از طریق این مکانیسم‌ها عمل می‌کند. این یک چرخه بالقوه مضر ایجاد می‌کند، زیرا آن سلول‌ها با افزایش سن افراد و تجمع سلول‌های سالخورده بیشتر، پروتئین «HMGB۱» کاهش یافته بیشتری را آزاد می‌کنند که باعث می‌شود حتی سلول‌های سالم بیشتری سالخورده شوند. به این ترتیب، پیری ممکن است از طریق پیام‌رسان‌های مولکولی در بدن منتشر شود.

این تیم دریافت که این اثرات سلولی به پیامد‌های واقعی در حیوانات منجر می‌شود. هنگامی که موش‌های جوان و سالم با دوز ۵ میلی‌گرم به ازای هر کیلوگرم وزن بدن از شکل کاهش یافته این پروتئین تزریق شدند، در عرض یک هفته علائم شبه پیری را نشان دادند. بافت ماهیچه سطوح بالایی از نشانگر‌های پیری را نشان داد. موش‌های ۱۵ ماهه در یک آزمایش جداگانه، با آسیب‌های عضلانی با آنتی‌بادی‌هایی که این پروتئین را مسدود می‌کنند، درمان شدند. آنهایی که آنتی‌بادی دریافت کردند در مقایسه با موش‌های درمان نشده، بهبود عضلانی بهتر، التهاب کمتر و عملکرد فیزیکی بهبود یافته‌ای را نشان دادند.

این امر نشان می‌دهد که تداخل با پروتئین «HMGB۱» به کاهش اختلال عملکرد مرتبط با سن کمک می‌کند. نمونه‌های خون افراد ۷۰ تا ۸۰ سال، نیز حاوی سطوح بالایی از شکل کاهش یافته این پروتئین در مقایسه با افراد ۴۰ ساله بود.

کاربرد‌های آینده

این یافته‌ها چندین مسیر بالقوه را برای درمان‌های ضد پیری باز می‌کنند و دانشمندان با کمک آنها می‌توانند دارو‌هایی را برای مسدود کردن اتصال شکل کاهش یافته پروتئین «HMGB۱» به گیرنده خود توسعه دهند. برخی از این رویکرد‌ها ممکن است از الان قابل اجرا باشند. این مطالعه نشان داد که دارو‌های موجود که مسیر گیرنده را هدف قرار می‌دهند، قبلاً برای درمان برخی بیماری‌های خودایمنی تأیید شده‌اند و می‌توانند پیری ناشی از این پروتئین را در سلول‌ها مهار کنند.

این مطالعه، چگونگی درک دانشمندان از پیری را تغییر می‌دهد. بالا رفتن سن به جای اینکه یک فرآیند جداگانه باشد که به طور مستقل در هر سلول رخ می‌دهد، ممکن است از طریق پیام‌رسان‌های شیمیایی در بافت‌ها و اندام‌ها گسترش یابد. این مطالعه شکل کاهش یافته پروتئین «HMGB۱» را به عنوان یک مولکولی که پیری را ترویج می‌کند، توصیف می‌کند و آن را به عنوان یک هدف امیدوارکننده برای درمان‌های آینده برجسته می‌کند. این پروتئین برای هر کسی که امیدوار است به آرامی پیر شود، ممکن است کلید رویکرد‌های درمانی آینده باشد.

این مطالعه در مجله Metabolism منتشر شده است.