على نشاط خلاياك ويبطئ الشيخوخة NAD كيف يحافظ

البيولوجيا

اكتشف العلماء وظيفة أساسية لـ NAD، وهو جزيء ضروري للطاقة وإصلاح الخلايا. تعمل الميتوكوندريا كوحدات تخزين NAD، ولكن إذا استنزفت بمرور الوقت، فقد تسرع الشيخوخة والمرض. تركز العلاجات الواعدة على تعزيز مستويات NAD لمكافحة هذه التأثيرات.

يلعب NAD، وهو جزيء حيوي للطاقة الخلوية وإصلاح الحمض النووي، دورًا مركزيًا في الشيخوخة والأمراض مثل السرطان والتنكس العصبي.

تكشف الأبحاث الحديثة كيف تعمل الميتوكوندريا كخزانات لـ NAD، وتدعم الخلايا أثناء زيادة الطلب. تفتح هذه الرؤية الأبواب أمام استراتيجيات علاجية للتخفيف من الشيخوخة والأمراض ذات الصلة.

NAD: الجزيء الضروري للحياة
في قلب هذا الاكتشاف الرائد يوجد جزيء يسمى NAD، وهو اختصار لـ Nicotinamide Adenine Dinucleotide.
ويسلط البروفيسور ماثياس زيجلر من قسم الطب الحيوي بجامعة بيرغن (UiB)، الذي قاد فريق البحث الدولي وراء الدراسة، الضوء على أهميتها:
"الشيء الرائع في NAD هو أن الجزيء ضروري للحياة، لأنه يلعب أدوارًا حاسمة في جميع العمليات الخلوية. لذلك، تشارك مستويات NAD غير المنظمة في عمليات الشيخوخة بالإضافة إلى العديد من الأمراض التي تتراوح من السرطان إلى مرض السكري والأمراض التنكسية العصبية. والسبب في ذلك هو أنه يحتل مكانة رئيسية في كل من التمثيل الغذائي للطاقة وتنظيم الوظائف الحيوية"، كما يقول.

كيف يغذي NAD الطاقة الخلوية
تعتمد جميع وظائف الجسم على الطاقة - بدونها، لا يمكننا الجري أو التنفس أو حتى التفكير. تحصل أجسامنا، وبشكل أكثر تحديدًا خلايانا، على هذه الطاقة الأساسية من الطعام الذي نتناوله. يتم تكسير العناصر الغذائية مثل السكريات والدهون وتحويلها إلى شكل من أشكال الطاقة التي تستخدمها الخلايا لتشغيل كل ما تفعله.

"يعد NAD محوريًا لهذه التحويلات لأنه يعمل مثل بطارية قابلة لإعادة الشحن. "يتم شحنها بالطاقة المسترجعة من الطعام وتمريرها لتغذية جميع الأنشطة الخلوية. يحدث جزء مهم من نقل الطاقة هذا في الهياكل الخلوية المسماة الميتوكوندريا، والتي يشار إليها أيضًا باسم محطة الطاقة للخلية،" يوضح زيجلر.

الأستاذ ماتياس زيجلر.

Credit: Torstein Ravnskog, UiB

الشيخوخة وإصلاح الحمض النووي وطلب NAD
الأمر الحاسم هو أن NAD يساهم أيضًا في العديد من الوظائف الحيوية الأخرى في جميع أنحاء الخلية. إنه بمثابة إشارة كيميائية لتنظيم الأحداث الخلوية الرئيسية بما في ذلك التعبير الجيني وإصلاح الحمض النووي، والتي تحدث في نواة الخلية.
"ومن المثير للاهتمام أنه أثناء الشيخوخة، قد يتراكم الحمض النووي لدينا الضرر، مما يؤدي بدوره إلى زيادة الطلب على جزيئات NAD. في الواقع، نرى أن مستويات NAD الخلوية تنخفض مع تقدمنا في السن، ومن المفترض أن زيادة نشاط إصلاح الحمض النووي هي أحد الأسباب الرئيسية لهذا الانخفاض،" يوضح زيجلر.
"تنشأ المشكلة عندما تتأثر الميتوكوندريا أو مخزن NAD الخاص بها أو يتم استغلاله على مدى فترات طويلة من الزمن."
ولكن كيف تتعامل الخلايا مع الطلب المتزايد على NAD وهل يؤدي انخفاض مستويات NAD بالضرورة إلى حالات مرضية؟
للإجابة على هذه الأسئلة، طور زيجلر وفريقه نماذج لدراسة كيفية تفاعل الخلايا مع انخفاض مستويات NAD أثناء حدوثها أثناء الشيخوخة.
لقد طوروا سابقًا طريقة تمكنهم من اكتشاف جزيئات NAD الخلوية وتوزيعها في الخلايا الحية.
بالإضافة إلى ذلك، قاموا الآن بتنفيذ تقنيات تحليلية متقدمة، بما في ذلك مطياف الكتلة عالي الدقة، لدراسة ديناميكيات الخلايا للعمليات المعتمدة على NAD.
ونتيجة لذلك، اكتشف الباحثون دورًا غير معترف به حتى الآن للميتوكوندريا في الحفاظ على مستويات NAD الخلوية:
"تعمل هذه العضيات كخزان NAD يتم ملؤه عندما تعمل الخلايا بشكل طبيعي، وتزود الخلية بـ NAD عندما يكون هناك طلب متزايد"، تشرح لينا هويلاند، طالبة الدكتوراه والمؤلفة الأولى للدراسة.
باستخدام أساليب التكنولوجيا الجينية مثل تحرير جينوم CRISPR-Cas9، تمكنوا من تحديد الآليات الجزيئية لكيفية مواجهة الميتوكوندريا لتدهور NAD الخلوي.

وتقول: "يبدو أن انخفاض مستويات NAD الخلوية مقبول بشكل عام من قبل الخلايا".

ومع ذلك، تنشأ المشكلة عندما تتأثر الميتوكوندريا أو مخزن NAD الخاص بها أو يتم استغلاله لفترات طويلة من الزمن. ويضيف البروفيسور زيجلر: "يمكن أن يكون لهذا عواقب وخيمة حيث قد لا تمتلك الخلايا "سعة بطارية" NAD كافية لدفع العمليات الحيوية المعتمدة على الطاقة".

استكشاف مكملات NAD في الشيخوخة
أثبتت الأبحاث على مدى السنوات الماضية أن خلل الميتوكوندريا وانخفاض مستويات NAD الخلوية تمثل خصائص الشيخوخة والاضطرابات المرتبطة بالعمر، مثل الخرف أو الأمراض التنكسية العصبية.
وبناءً على النتائج الجديدة التي توصلوا إليها، يعتقد فريق الباحثين أن الاستنزاف المفرط لـ NAD في الميتوكوندريا قد يشكل عاملًا رئيسيًا يؤدي إلى اختلال وظائف الخلايا القوية وبالتالي الأمراض المرتبطة بالشيخوخة.
في الواقع، أثبتت التجارب السريرية الأولية في النرويج وعلى المستوى الدولي باستخدام أساليب المكملات العلاجية التي تهدف إلى زيادة مستويات NAD أن وقد أظهرت نتائج الدراسة نتائج مشجعة.

ويقول هويلاند: "نحن متحمسون للغاية لاكتشاف آلية أخرى قد تشارك في تطور المرض وتقدمه"، ويخلص زيجلر إلى:

توضح دراستنا أيضًا أهمية البحث الأساسي لتحديد أهداف واعدة لإبطاء الشيخوخة وعلاج الأمراض المرتبطة بالشيخوخة".

المصدر: