شيخوخة خلايا الدماغ الناجمة عن الإشعاع المؤين والآليات الجزيئية الكامنة وراءها - الجزء الأول

خلاصة:

تحدث شيخوخة السكان بسرعة في جميع أنحاء العالم، مما يمثل تحديًا للاقتصاد العالمي وخدمات الرعاية الصحية. شيخوخة الدماغ هي مساهم كبير في مختلف الاضطرابات العصبية والنفسية العصبية المرتبطة بالعمر، بما في ذلك مرض الزهايمر ومرض باركنسون.

مع تسارع شيخوخة السكان، يولي الناس المزيد والمزيد من الاهتمام للعلاقة بين شيخوخة الدماغ والذاكرة. وفقاً للأبحاث، فإن دماغ الإنسان سيفقد تدريجياً بعض وظائفه مع التقدم في السن، وخاصة الذاكرة. إذن ما هي العلاقة بين شيخوخة الدماغ والذاكرة؟

بداية، شيخوخة الدماغ ليست مشكلة يواجهها الجميع. يمكننا تأخير عملية شيخوخة الدماغ من خلال اتباع أسلوب حياة صحي. ثبت علميا أن ممارسة الرياضة والحفاظ على عادات الأكل الجيدة والمشاركة في التدريب المعرفي المنتظم يمكن أن يكون لها تأثير إيجابي على صحة الدماغ وتعزيز تكاثر الخلايا العصبية واتصالاتها.

بالإضافة إلى ذلك، يمكننا أيضًا تجربة بعض الطرق المحددة لتحسين الذاكرة. على سبيل المثال، يمكننا تقوية الذاكرة من خلال المراجعة عدة مرات، واستخدام الارتباطات، وخلق حس لغوي. يمكن أن تساعدنا هذه الأساليب في تنشيط المناطق المرتبطة بالذاكرة مثل الحصين واللوزة الدماغية في الدماغ، وتحسين كفاءة ذاكرتنا.

بالإضافة إلى ذلك، يمكننا أيضًا الاستفادة من الوسائل التقنية المناسبة لتدريب الذاكرة. يمكن أن تساعدنا ألعاب وتطبيقات وأدوات الذاكرة المختلفة على تحسين الذاكرة والتركيز، مثل Flipd وBrainHQ وElevate وما إلى ذلك. تستخدم هذه التطبيقات والأدوات أحدث أبحاث العلوم المعرفية لإنشاء برامج تدريب مخصصة للذاكرة مصممة خصيصًا لتلبية احتياجاتنا واهتماماتنا.

وبشكل عام، لا ينبغي أن يخيفنا تأثير شيخوخة الأدمغة على الذاكرة. وطالما أننا نلتزم بنمط حياة صحي، ونركز على التدريب المعرفي، ونجرب طرقًا مختلفة لتحسين الذاكرة، يمكننا تأخير عملية شيخوخة الدماغ بشكل فعال، وتحسين ذاكرتنا وتركيزنا، والتمتع بحياة أكثر صحة وإشباعًا. يمكن ملاحظة أننا بحاجة إلى تحسين الذاكرة، ويمكن لـ Cistanche deserticola أن يحسن الذاكرة بشكل كبير لأن Cistanche deserticola هي مادة طبية صينية تقليدية لها العديد من التأثيرات الفريدة، أحدها هو تحسين الذاكرة. تأتي فعالية Cistanche deserticola من المكونات النشطة المتعددة التي يحتوي عليها، بما في ذلك حمض التانيك، والسكريات، وجليكوسيدات الفلافونويد، وما إلى ذلك. ويمكن لهذه المكونات تعزيز صحة الدماغ من خلال مجموعة متنوعة من المسارات.

انقر فوق تعرف على 10 طرق لتحسين الذاكرة

هناك العديد من العوامل الخارجية، مثل التعرض للإشعاعات المؤينة، يمكن أن تسرع الشيخوخة. أفادت العديد من الدراسات البشرية والحيوانية أن التعرض للإشعاع المؤين يمكن أن يكون له تأثيرات متنوعة على شيخوخة الأعضاء ويؤدي إلى إطالة أو تقصير العمر الافتراضي اعتمادًا على جرعة الإشعاع أو معدل الجرعة.

تستعرض هذه الورقة آثار الإشعاع على شيخوخة أنواع مختلفة من خلايا الدماغ، بما في ذلك الخلايا العصبية، الخلايا الدبقية الصغيرة، الخلايا النجمية، والخلايا البطانية الدماغية. علاوة على ذلك، تتم مناقشة الآليات الجزيئية ذات الصلة. بشكل عام، تسلط هذه المراجعة الضوء على كيف أن الشيخوخة الناجمة عن الإشعاع في أنواع مختلفة من الخلايا قد تؤدي إلى شيخوخة الدماغ، مما قد يؤدي إلى تطور اضطرابات عصبية وعصبية نفسية مختلفة.

ولذلك، فإن العلاج الذي يستهدف الإجهاد التأكسدي الناجم عن الإشعاع والتهاب الأعصاب قد يمنع شيخوخة الدماغ الناجمة عن الإشعاع والاضطرابات العصبية والنفسية العصبية التي قد يسببها.

الكلمات المفتاحية: الإشعاعات المؤينة؛ شيخوخة؛ مخ؛ الاكسدة؛ ضعف الميتوكوندريا. تلف الحمض النووي.

1 المقدمة

تحدث شيخوخة سكان العالم حاليًا بمعدل غير مسبوق. لقد كان هناك تحول ديموغرافي نحو السكان الأكبر سنا، وقد يكون لهذا عواقب بعيدة المدى. تعتبر شيخوخة السكان أزمة من منظور الاقتصاد العالمي والرعاية الصحية [1].

في معظم الأنواع، تتضمن مرحلة الشيخوخة من الحياة ضعف آليات التكيف والتوازن الذاتي، مما يؤدي إلى زيادة التعرض للضغوط البيئية أو الداخلية، والمرض، والوفيات [2].

في البشر، ترتبط الشيخوخة بالضعف المعرفي والجسدي التدريجي، فضلاً عن زيادة خطر الإصابة بأمراض مثل أمراض التنكس العصبي. تؤثر الإعاقة والمراضة المرتبطة بالعمر سلبًا على نوعية حياة الإنسان، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة خطر الوفاة، ويؤدي إلى مشاكل على مستوى الفرد والأسرة والمجتمع [3].

شيخوخة الدماغ، والتي تنطوي على آليات خلوية وجزيئية معقدة تؤدي في النهاية إلى التدهور المعرفي، هي المساهم الرئيسي في التنكس العصبي [4].

تؤدي الشيخوخة إلى تدهور تدريجي في القدرة الوظيفية للدماغ، مما يؤدي إلى ضعف التعلم والذاكرة، ونقص الانتباه، وانخفاض سرعة اتخاذ القرار، وضعف التنسيق الحسي والحركي [5].

يحدث تدهور وظائف المخ المرتبط بالعمر بالتوازي تقريبًا مع التدهور الوظيفي لأنظمة الأعضاء الأخرى، ويتسارع انخفاض الأداء بشكل ملحوظ بعد سن 50 عامًا [6].

ومع ذلك، فإن التغيرات المرتبطة بالشيخوخة في السلامة الخلوية والمسارات الجزيئية تتم مشاركتها عبر الأنسجة، بما في ذلك الدماغ [7]. وتشمل هذه التغييرات خلل الميتوكوندريا. تراكم داخل الخلايا من الأضرار التأكسدية للجزيئات الكبيرة. خلل تنظيم استقلاب الطاقة. ضعف في التخلص من النفايات الخلوية (الالتهام الذاتي والوظائف البروتينية)، وإشارات الاستجابة للضغط التكيفي، وإصلاح الحمض النووي؛ والالتهاب. علاوة على ذلك، لوحظ أيضًا نشاط غير طبيعي للشبكة العصبية، وتغير معالجة Ca2+ في الخلايا العصبية، وانخفاض تكوين الخلايا العصبية في الدماغ المتقدم في السن [8،9].

تخضع جميع الكائنات الحية للشيخوخة وتتعرض للإشعاع المؤين (IR) طوال حياتها. ربطت العديد من الدراسات الأشعة تحت الحمراء بتسارع الشيخوخة [10]. استخدم كوزميك وآخرون glp-1 العقيمة Caenorhabditis elegans لتقييم تأثير إشعاع جاما المزمن على العمر وأكدوا أن الأشعة تحت الحمراء يمكنها تسريع الشيخوخة [11]. من المعروف أن التعرض للأشعة تحت الحمراء يسبب مجموعة واسعة من التغيرات الفسيولوجية.

يمكن أن يؤدي الأشعة تحت الحمراء إلى انكسار الحمض النووي المزدوج (DSBs)، والذي يسبب عدم الاستقرار الوراثي وتلف الحمض النووي والإجهاد التأكسدي، مما يؤدي إلى شيخوخة الخلايا البطانية في الدماغ وموت الخلايا [12،13]. الشيخوخة الخلوية، وهي حالة لا رجعة فيها من ركود النمو، يمكن أن تساعدنا على فهم أهمية الشيخوخة للعديد من العمليات البيولوجية الأخرى، من التطور الجنيني إلى إصلاح الأنسجة والأمراض المرتبطة بالشيخوخة [14،15].

قد يسبب التعرض لجرعات عالية مرضًا إشعاعيًا حادًا، في حين أن التعرض لفترة طويلة لجرعات منخفضة من الإشعاع غالبًا ما يؤدي إلى اضطرابات مزمنة مثل أمراض التنكس العصبي. في حين أن الآثار الضارة للأشعة تحت الحمراء ذات الجرعة العالية/معدل الجرعة راسخة على صحة الإنسان، فإن تأثير التعرض لجرعة منخفضة/معدل الجرعة غالبًا ما يتم التغاضي عنه على الرغم من طبيعته في كل مكان.

لقد زاد استخدام الأشعة تحت الحمراء في التشخيص الطبي وعلاج السرطان بشكل ملحوظ. وبالتالي، تمثل النفايات النووية الناتجة عن المستشفيات حوالي 14% من إجمالي التعرض السنوي للإشعاع في العالم [16].

أظهرت العديد من الدراسات أن التعرض طويل الأمد لجرعة منخفضة من الأشعة تحت الحمراء في مختبرات القسطرة يزيد من خطر الإصابة بأمراض القلب والأوعية الدموية، مما يشير إلى أنه يسبب شيخوخة الأوعية الدموية وتصلب الشرايين المبكر [17].

سيتم علاج أكثر من 50% من مرضى السرطان بالعلاج الإشعاعي. سيقتل العلاج الإشعاعي أنسجة الورم بينما يلحق الضرر أيضًا بالأنسجة الطبيعية المحيطة، مما يؤدي إلى التسمم الإشعاعي. [18]. يكشف العلاج الإشعاعي أنسجة الورم والأشعة تحت الحمراء السليمة المحيطة به، مما يتسبب في تلف الحمض النووي، مما يؤدي إلى استجابة تلف الحمض النووي (DDR). في هذا التفاعل، سيؤدي الإشعاع المؤين إلى توقف دورة الخلية والتسبب في تلف الخلايا، ومن ثم سيتم إصلاح هذه الخلايا التالفة تلقائيًا. إذا تم إصلاح الحمض النووي بالكامل، يمكن لهذه الخلايا أن تتعافى كما كانت من قبل.

ومع ذلك، عندما تؤثر العوامل الداخلية والخارجية على قدرة إصلاح الحمض النووي، سيحدث الشيخوخة (أي توقف دورة الخلية الدائمة) أو موت الخلايا (مثل موت الخلايا المبرمج أو كارثة الانقسام الفتيلي). [19،20]. علاوة على ذلك، نظرًا لأن الأشعة تحت الحمراء مطلوبة غالبًا للحصول على صور عالية الدقة أثناء التصوير العصبي، يجب فحص مساهمة الأشعة تحت الحمراء ذات الجرعة المنخفضة / معدل الجرعة في أمراض التنكس العصبي [21].

التعرض للإشعاع، وخاصة التعرض للإشعاع الطبيعي، يحدث في حياة الإنسان اليومية. تعمل بعض العناصر المشعة الموجودة في القشرة الأرضية مثل اليورانيوم (238U)، والبوتاسيوم (40K)، والثوريوم (232T)، ومنتجات اضمحلالها الإشعاعي، مثل الرادون (222Rn) والراديوم (226Ra) كمصادر طبيعية للتعرض للإشعاع [22] ].

تعتبر المناطق ذات المستويات العالية من الإشعاع الخلفي مثالية لدراسة الآثار طويلة المدى للتعرض المزمن لجرعات منخفضة من الإشعاع لدى البشر [23]. تم إجراء بعض الدراسات حول الإشعاع الطبيعي العالي في البرازيل والصين والهند وإيران [24-26]. التعرض لجرعات عالية من الإشعاع يمكن أن يسبب السرطان.

بالإضافة إلى ذلك، تجدر الإشارة إلى أن الإشعاع الطبيعي المرتفع الذي لوحظ في يانغجيانغ بالصين يزيد أيضًا من حدوث بعض الأمراض غير السرطانية، مثل السل وأمراض الجهاز الهضمي والأمراض الدماغية الوعائية. [27]. يمكن اعتبار الإشعاع الطبيعي المرتفع في البيئة نوعًا من التلوث الطبيعي. ويمكن أن تصل إلى جسم الإنسان من خلال مصادر داخلية وخارجية، ويمكن أن تلحق الضرر بالحمض النووي البشري.

بالإضافة إلى ذلك، يدخل الإشعاع الطبيعي أيضًا إلى النظام البيئي من خلال الأنشطة البشرية، مما يؤثر على صحة ونوعية حياة الأفراد المقيمين في المناطق ذات الإشعاع الطبيعي العالي. تم تقييم مجموعة من الأمراض لدى الأفراد المعرضين في جميع المناطق الملوثة.

على وجه الخصوص، لوحظت تغيرات في الجهاز العصبي المركزي (CNS)، مما أدى إلى خلل في الإدراك العصبي الناجم عن الإشعاع، لدى العديد من الأفراد [28]. علاوة على ذلك، أظهر مصفو تشيرنوبيل الناجون علامات التهاب يمكن أن يرتبط بالشيخوخة المبكرة [29]. تعد ضعف الجهاز المناعي الناجم عن الإشعاع من المساهمين المهمين في التغيرات الفسيولوجية التي تحدث بعد فترة قصيرة من التعرض للإشعاع وقد تورطت في التأثيرات المتأخرة للإشعاع مثل تطور الورم والشيخوخة المبكرة [30].

يمكن أن يؤدي التعرض المزمن لجرعة منخفضة من الأشعة تحت الحمراء إلى تسريع شيخوخة الأوعية الدموية، بما في ذلك الأوعية الدماغية. وقد ثبت أن هذا يرتبط باعتلال الدماغ المرتبط بالعمر لدى الأفراد الذين تزيد أعمارهم عن 40 عامًا، وكذلك مع تصلب الشرايين الجهازي [31،32].

ومن بين 306 عامل تعرضوا لحادث تشيرنوبيل النووي الذين تم فحصهم في دراسة سابقة، أظهر 81% و77% من الرجال والنساء، على التوالي، علامات الشيخوخة المتسارعة.

بالإضافة إلى ذلك، يبدو أن الأشخاص الذين تقل أعمارهم عن 45 عامًا أكثر عرضة للشيخوخة المتسارعة الناجمة عن الإشعاع [33]. عند البشر، تتناقص الحساسية للإشعاع مع تقدم العمر حتى ينضج الفرد. إلا أن هذه الحساسية تزداد مع التقدم في السن.

تدعم البيانات التجريبية المأخوذة من الحيوانات أيضًا النظرية القائلة بأن الأشعة تحت الحمراء تحفز الشيخوخة. ولاحظ بريزي أنه مع تقدم العمر، تحدث بعض التغييرات في القشرة الدماغية لدى قرود الريسوس والفئران البيضاء [34].

كشفت تحليلات الملامح النسخية من أدمغة الفئران أن الاستجابات الجزيئية التي لوحظت بعد ساعات من التعرض لجرعات منخفضة من الإشعاع لكامل الجسم (100 مللي جراي) كانت مماثلة لتلك المرتبطة بالتدهور المعرفي المبكر، ومرض الزهايمر، ومختلف الاضطرابات العصبية والنفسية [35،36]. كانت الملامح النصية للخلايا الدبقية الصغيرة التي تم الحصول عليها بعد يوم واحد وشهر واحد من التشعيع مماثلة أيضًا لتلك التي لوحظت أثناء الشيخوخة، مما يشير إلى تأثيرات الإشعاع على تعزيز الشيخوخة [37].

يؤدي التشعيع بجرعة عالية في المختبر (2–8 غراي) للخلايا البطانية الدماغية الأولية في الفئران إلى تعزيز النمط الظاهري الإفرازي المرتبط بالشيخوخة، والذي يتميز بتنظيم السيتوكينات والكيموكينات المؤيدة للالتهابات، بما في ذلك IL-6، IL{{5} } و MCP-1 [38].

تم الإبلاغ عن أن الأشعة تحت الحمراء تزيد من الشيخوخة الخلوية، ويتم التعبير بشكل كبير عن -galactosidase المرتبط بالشيخوخة (SA - - Gal) والجينات الخاصة بالشيخوخة (p16 وp12 وBcl-2) في نخاع العظم المشعع. الضامة المشتقة [39]. تدعم هذه النتائج الأدلة الحية التي تشير إلى التأثيرات المحتملة للإشعاع على الخلايا البطانية للأوعية الدموية الدماغية.

بشكل عام، من الواضح أن التأثيرات البيولوجية للتعرض للأشعة تحت الحمراء، والتي لا تقتصر على الإجهاد التأكسدي، وتلف الكروموسومات، وموت الخلايا المبرمج، وفشل الخلايا الجذعية، والالتهابات، كلها تساهم في تسريع الشيخوخة [40]. علاوة على ذلك، فإن مساهمة التعرض للأشعة تحت الحمراء في تطور الحالات غير الخبيثة مثل أمراض التنكس العصبي أصبحت واضحة أيضًا من خلال الدراسات الوبائية [21]، وترتبط العديد من الحالات الطبية بالتعرض لأنواع مختلفة من الإشعاع منخفض الجرعة / معدل الجرعة (الجدول 1) .

في هذه المراجعة، سنركز على تأثير الأشعة تحت الحمراء على شيخوخة الدماغ، بما في ذلك شيخوخة أنواع مختلفة من خلايا الجهاز العصبي المركزي (الخلايا الدبقية الصغيرة، والخلايا النجمية، والخلايا البطانية الدماغية، والخلايا العصبية). علاوة على ذلك، ستتم مناقشة الآليات الجزيئية ذات الصلة، وسيتم اقتراح اتجاهات بحثية مستقبلية تهدف إلى توضيح التأثير الحقيقي لشيخوخة الدماغ الناجمة عن الإشعاع.

For more information:1950477648nn@gmail.com