.jpg)
كشف علماء من جامعة طوكيو أن السمنة تُعطل توقيت عملية الأيض في الكبد أثناء الجوع ، دون التأثير على بنية الشبكة، مما يُقدم رؤية جديدة حول كيفية إدارة أجسامنا للطاقة في الظروف القاسية.
تُسبب السمنة اضطرابات مؤقتة ، وليس تغيرات هيكلية دائمة ، في الشبكة الجزيئية للكبد التي تُنظم عملية التكيف مع الجوع .
اكتشف باحثون بقيادة كيغو موريتا وشينيا كورودا من جامعة طوكيو أن السمنة تُسبب اضطرابًا مؤقتًا في كيفية تكيف الكبد مع الجوع . على الرغم من هذا الاضطراب وظيفي ، إلا أن البنية الأساسية للشبكة الجزيئية للكبد لا تزال سليمة .
يُمثل هذا إنجازًا كبيرًا ، لأن دمج التحليل القائم على الوقت في علم الأحياء لطالما كان تحديًا مُعقدًا ، وقد ثبت صعوبة استخلاص رؤى منهجية من بيانات واسعة النطاق .
تفتح هذه النتائج آفاقًا جديدة لدراسة العمليات الأيضية الأوسع ، بما في ذلك تناول الطعام وتطور المرض . نُشرت الدراسة في مجلة Science Signaling.
يلعب الكبد دورًا رئيسيًا في التكيف الأيضي
للبقاء على قيد الحياة، يجب على الكائنات الحية استخلاص الطاقة من الطعام باستمرار وتوزيعها في جميع أنحاء الجسم للحفاظ على حالة داخلية مستقرة تُعرف باسم "الاستتباب". ويشكل الجوع أحد أصعب التحديات التي تواجه هذا التوازن . واستجابةً لذلك ، يجب على الكبد ، وهو عضو محوري في عملية الأيض ، تنسيق ليس فقط الجزيئات التي يتم تنشيطها ، بل أيضًا التوقيت الدقيق لأفعالها .
قام العلماء ببناء شبكة ذرية مستجيبة للجوع في الكبد ، وأجروا تحليلات هيكلية وزمنية لها . ووجدوا أن هذه الشبكة متينة هيكليًا ، ولكنها معرضة للسمنة مؤقتًا .
يقول كورودا، الباحث الرئيسي : "تشكل الجزيئات داخل الخلايا شبكة كبيرة، تحتوي على عدد صغير من الجزيئات التي تنظم العديد من التفاعلات الأيضية ، والتي تُسمى جزيئات المحور. ومع ذلك، ظل الفهم المنهجي للتنسيق الزمني للجزيئات في الكبد صعب المنال نظرًا لنقص بيانات السلاسل الزمنية الشاملة أثناء الجوع" .
مقارنة بين الكبد السليم والسمين
لفهم هذه العملية بشكل أفضل ، حلل الباحثون وظائف الكبد لدى الفئران السليمة والسمينة . ووجدوا اختلافات واضحة في تركيب جزيئات المحور. ففي الفئران السليمة ، كانت جزيئات ATP وAMP - وهما جزيئتان أساسيتان في تنظيم الطاقة – موجودة ، بينما كانت هذه الجزيئات غائبة لدى الفئران السمينة .
في حين أن هذا الاختلاف قد يشير إلى تلف هيكلي في الشبكة الجزيئية ، إلا أن المزيد من البحث كشف أن بنية الشبكة ظلت سليمة . وبدلاً من ذلك ، ظهر الخلل في توقيت وتنسيق الاستجابات الأيضية للكبد .
يقول كورودا: "قمنا بقياس شامل للمسارات الزمنية لمختلف الجزيئات ، ووجدنا أن جزيئات المحور في الكبد السليم استجابت للتجويع بشكل أسرع من الجزيئات الأخرى . وهذا يشير إلى وجود ترتيب زمني مُحكم للشبكات الجزيئية في الكبد السليم أثناء التجويع . من ناحية أخرى، اختفى هذا التنسيق في كبد الفئران السمينة."
بنية متينة، توقيت مُضطرب
بعبارة أخرى، على الرغم من أن بنية الشبكة الجزيئية ظلت متينة أثناء المجاعة ، إلا أنها أصبحت عُرضة للسمنة مؤقتًا. يمكن تطبيق الطريقة التي أدت إلى هذا الاكتشاف ، والتي تجمع بين التحليل البنيوي والزمني للشبكة الجزيئية داخل الخلايا، على دراسات أخرى تتضمن مجموعات بيانات من "أومات" متعددة مثل الجينوم أو الميكروبيوم ، مما يفتح آفاقًا لمزيد من البحث. يصف كورودا مشروعهم التالي: "نجح نهجنا في وصف المشهد العالمي للتكيف مع المجاعة ، وهي ظاهرة بيولوجية معقدة . نود تعميم رؤانا حول الشبكة الأيضية أثناء المجاعة على الشبكة الأيضية أثناء تناول الطعام أو تطور المرض ."
المصدر: