دانشمندان نقشه تغییرات ژنی زمینه ای مغز و کاهش شناختی در پیری را ترسیم می کنند.یک مدل جدید ریاضی به بررسی تغییرات بیولوژیکی می پردازد که هم در مغز پیر و هم در مغز مبتلا به اختلالات تخریب عصبی رخ می دهد. این پیامدها مسیر جدیدی را برای دستیابی به روشهای درمانی اختلالات تخریب عصبی ایجاد می کند که بر شناخت تأثیر می گذارد.
طبق مدل ریاضی جدیدی که امروز در eLife شرح داده شده ، بیماری آلزایمر دارای برخی شباهت های
اساسی با پیری سالم است.
این مدل بینش منحصر به فردی در مورد تغییرات بیولوژیکی چند مقیاس در مغز سالمندان و نورودژنراتیو ، با پیامدهای مهم برای شناسایی اهداف درمانی آینده برای بیماری آلزایمر فراهم می کند.
محققان مدل ریاضی خود را با استفاده از طیف وسیعی از داده های بیولوژیکی – از اطلاعات “میکروسکوپی” با استفاده از فعالیت ژن تا اطلاعات “ماکروسکوپی” در مورد بار پروتئین های سمی مغز (تاو و آمیلوئید) ، عملکرد عصبی آن ، جریان عروقی مغزی ، متابولیسم و ساختار بافتی از طریق اسکن PET و MRI مولکولی بدست آورده اند.
نویسنده اول ، Quadri Adewale ، دانشجوی دکترا در گروه پزشکی ، توضیح می دهد: “در تحقیقات پیری و بیماری ، اکثر مطالعات شامل اندازه گیری مغز در مقیاس میکرو یا ماکروسکوپی است ، و قادر به تشخیص روابط مستقیم علت و معلولی بین چندین عامل بیولوژیکی در چندین تفکیک فضایی نیست.”
“ما می خواستیم اندازه گیری های فعالیت ژن کل مغز را با داده های اسکن بالینی در یک مدل جامع و شخصی ترکیب
کنیم ، که سپس آن را در پیری سالم و بیماری آلزایمر تأیید کردیم.”
این مطالعه شامل 460 نفر بود که حداقل چهار نوع مختلف اسکن مغزی در چهار مقطع زمانی مختلف به عنوان بخشی از گروه ابتکار عمل تصویربرداری عصبی از بیماری آلزایمر داشتند. از بین 460 شرکت کننده ، 151 نفر از نظر بالینی به عنوان کنترل بدون علامت یا سالم (HC) ، 161 نفر با اختلال شناختی خفیف زودرس (EMCI) ، 113 نفر با اختلال شناختی خفیف دیررس (LMCI) و 35 نفر با احتمال آلزایمر (AD) شناسایی شدند.
داده های حاصل از این اسکن های چند حالته با داده های مربوط به فعالیت ژن های اطلس مغز آلن ، که جزئیات بیان ژن کل مغز را برای 20267 ژن فراهم می کند ، ترکیب شد. سپس مغز به منظور ترکیب داده های ژنی با داده های ساختاری و عملکردی از اسکن ، به 138 منطقه مختلف ماده خاکستری تقسیم شد.
این تیم سپس روابط علی و معلولی بین الگوهای ژنتیکی فضایی و اطلاعات حاصل از اسکن آنها را کاوش کرد و این مورد را به تغییرات مربوط به سن در عملکرد شناختی ارجاع داد. آنها دریافتند که توانایی مدل در پیش بینی میزان افت عملکرد شناختی برای بیماری آلزایمر بالاترین است ، و به ترتیب کاهش کمتر شناخت (LCMI ، ECMI) و در نهایت کنترل های سالم دنبال می شود.
این نشان می دهد که این مدل می تواند تغییرات چند عاملی فردی را در تجمع پروتئین های سمی مغز ، عملکرد عصبی و ساختار بافتی که با مرور زمان در اسکن های بالینی دیده می شود ، تولید کند. در مرحله بعدی ، تیم تحقیقاتی با استفاده از زیرمجموعه ای از شرکت کنندگان کنترل سالم که نزدیک به هشت سال از نظر بالینی پایدار بودند ، به دنبال ژن هایی شد که به مرور زمان باعث کاهش شناختی می شوند. تغییرات شناختی شامل حافظه و عملکردهای اجرایی مانند تفکر انعطاف پذیر است.
آنها هشت ژن پیدا کردند که به پویایی تصویربرداری در اسکن کمک می کند و با تغییرات شناختی در افراد سالم مطابقت دارد. نکته قابل توجه ، شناخته شده است که ژنهایی که در پیری سالم تغییر می کنند نیز بر دو پروتئین مهم در ایجاد بیماری آلزایمر تأثیر می گذارند ، به نام های تاو و آمیلوئید بتا.
در مرحله بعدی ، آنها تجزیه و تحلیل مشابهی را برای یافتن ژن هایی که پیشرفت بیماری آلزایمر را تحریک می کنند ، انجام دادند. در اینجا ، آنها 111 ژن را شناسایی کردند که با داده های اسکن و تغییرات شناختی مرتبط در بیماری آلزایمر مرتبط بودند.
سرانجام ، آنها عملکرد 111 ژن شناسایی شده را مطالعه کردند و دریافتند که آنها به 65 فرآیند مختلف بیولوژیکی تعلق دارند – که بیشتر آنها معمولاً به تخریب عصب و کاهش شناخت مربوط می شوند.
نویسنده ارشد یاسر ایتوریا-مدینه ، استادیار گروه مغز و اعصاب و جراحی مغز و اعصاب در دانشگاه مک گیل نتیجه گیری می کند: “مطالعه ما بینشی بی سابقه در مورد فعل و انفعالات چند مقیاسی در میان پیری و عوامل بیولوژیکی مرتبط با بیماری آلزایمر و نقش مکانیکی احتمالی ژن های شناسایی شده را فراهم می کند.” .
“ما نشان داده ایم که بیماری آلزایمر و پیری سالم دارای مکانیسم های پیچیده بیولوژیکی هستند ، حتی اگر بیماری آلزایمر موجودی جداگانه با مسیرهای مولکولی و ماکروسکوپی تغییر یافته بیشتر باشد. این مدل شخصی ارائه یافته های جدیدی از تغییرات چند مقیاس در مغز سالخورده ، با پیامدهای مهم در شناسایی اهداف برای درمان های آینده برای پیشرفت بیماری آلزایمر است. ”
سید مهدی ساداتی هستم. عاشق مغز! داروساز و دانشجوی دکترای تخصصی علوم اعصاب. عضو تیم مرکز سلامت مغز دانا! از علاقه هام شناسوندن کارایی های هیجان انگیز مغز به زبان ساده به آدمهاست! جست و جو می کنم در افسردگی، داروهای موثر بر مغز و سایر بیماری های حوزه ی روان و البته نوروپلاستیسیتی!