- قال باحثون في كلية الطب بجامعة بيتسبرغ إنهم اكتشفوا أدلة على أنماط وظائف الجينات لمدة 12 ساعة في دماغ الإنسان.
- لاحظ الباحثون أن بعض هذه الدورات كانت غائبة أو معدلة في أدمغة مرضى الفصام الذين ماتوا.
- في حين أن اضطرابات النظم البيولوجية على مدار 24 ساعة شائعة بين الأفراد المصابين بالفصام ، لا يُعرف الكثير عن الدورات الأقصر للنشاط الجيني في الدماغ.
في دراسة جديدة نشرت في المجلة علم الأحياء بلوسيسلط الباحثون الضوء على الكيفية التي يعاني بها الأفراد المصابون بالفصام عادةً من اضطرابات في إيقاعات بيولوجية مختلفة على مدار 24 ساعة.
وتشمل هذه أنماط النوم / الاستيقاظ ، وإفراز الهرمونات ، وعمل الجينات في قشرة الفص الجبهي.
ومع ذلك ، لا يزال العلماء لا يفهمون تمامًا كيفية عمل الجينات في الدماغ عندما يتعلق الأمر بدورات أقصر من دورة النوم والاستيقاظ المعتادة لمدة 24 ساعة.
هذا صحيح لكل من الأشخاص المصابين بالفصام والأشخاص الذين لا يعانون من حالة الصحة العقلية.
تضمنت الدراسة الجديدة تحليل وقت الوفاة للتحقيق في إيقاعات النشاط الجيني لمدة 12 ساعة داخل أدمغة ما بعد الوفاة حيث لا يمكن قياس مستويات نسخ الجينات في الأدمغة الحية.
ركز الباحثون بشكل خاص على جزء من الدماغ يسمى قشرة الفص الجبهي الظهراني.
ترتبط هذه المنطقة من الدماغ بالأعراض المعرفية والمخالفات الأخرى في إيقاعات التعبير الجيني المعروف أنها تحدث في مرض انفصام الشخصية.
يقول الفريق إنهم اكتشفوا عدة جينات في هذه المنطقة من الدماغ تظهر أنماط نشاط لمدة 12 ساعة.
على وجه التحديد ، كان النشاط الجيني المرتبط بإنشاء الروابط بين الخلايا العصبية في أعلى مستوياته في فترة ما بعد الظهر والمساء.
كانت مستويات نشاط الجينات المرتبطة بوظيفة الميتوكوندريا ، المسؤولة عن توفير الطاقة الخلوية ، أعلى مستوياتها في الصباح والمساء.
وجد الباحثون أن أدمغة المصابين بالفصام بعد الوفاة لديها عدد أقل من الجينات التي تتبع دورات النشاط التي تستغرق 12 ساعة ، وتلك المرتبطة بالاتصالات العصبية كانت غائبة تمامًا.
بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من استمرار الجينات المرتبطة بالميتوكوندريا في إيقاع 12 ساعة ، فإن نشاطها لم يصل إلى أعلى نقطة له في الأوقات المعتادة.
يقول الباحثون إنهم اكتشفوا أن الدماغ البشري لا يعرض فقط إيقاعات الساعة البيولوجية (24 ساعة) في التعبير الجيني ولكن أيضًا إيقاعات 12 ساعة في العديد من الجينات التي تلعب دورًا حاسمًا في الوظيفة الخلوية وصيانة الهيكلية العصبية.
يبدو أن الأشخاص المصابين بالفصام يفقدون العديد من إيقاعات التعبير الجيني هذه ، وهناك تغيير كبير في توقيت الإيقاعات في النصوص المتعلقة بالميتوكوندريا.
يمكن أن يؤدي هذا التحول في التوقيت إلى وظيفة الميتوكوندريا دون المستوى الأمثل عندما تكون هناك حاجة ماسة إلى الطاقة الخلوية.
شرحت مادلين سكوت ، دكتوراه ، مؤلفة الدراسة الرئيسية والباحثة في جامعة بيتسبرغ ، النتائج الرئيسية لـ أخبار طبية اليوم، قائلاً: “هذه الدراسة قامت بقياس تغيرات التعبير الجيني خلال فترة 24 ساعة في دماغ الإنسان وحددت كيف تختلف التغييرات في هذه الأنماط لدى الأشخاص المصابين بالفصام.”
وقالت: “في هذه الدراسة ، ركزنا على قشرة الفص الجبهي الظهراني (DLPFC) ، وهي منطقة دماغية مهمة للوظيفة التنفيذية (العمليات العقلية التي تمكن المرء من التخطيط وتركيز الانتباه وتذكر التعليمات والتوفيق بين المهام المتعددة بنجاح)”.
الأهم من ذلك ، وجدنا أن الجينات المرتبطة بوظيفة الميتوكوندريا (مصدر الطاقة للخلايا) لها إيقاعات مدتها 12 ساعة في ذلك أن تعبيرها بلغ ذروته مرتين في اليوم ، وأن هذه الجينات عادةً ما تصل ذروتها في التعبير حوالي الساعة 9 صباحًا و 9 مساءً في الأشخاص المصابين بالفصام ، بينما وجدنا بشكل عام عددًا أقل من الجينات ذات إيقاعات مدتها 12 ساعة ، فإن الجينات المرتبطة بالميتوكوندريا لا تزال تتمتع بإيقاعات مدتها 12 ساعة ولكنها بلغت ذروتها الآن في التعبير في الساعة 3 مساءً / صباحًا
مادلين سكوت ، جامعة بيتسبرغ
لاحظ سكوت أنه “بشكل عام ، نعتقد أن هذه النتائج تشير إلى أن الوصول إلى الطاقة ، من خلال التعبير عن الجينات المرتبطة بالميتوكوندريا ، له إيقاع مدته 12 ساعة ، ويبلغ ذروته في أوقات” الانتقال “، عندما من المرجح أن ينتقل الناس من النوم إلى الاستيقاظ ، والاستيقاظ للنوم ، عندما قد تحتاج منطقة الدماغ هذه إلى الوصول إلى معظم الطاقة “.
“ومع ذلك ، فإن الأشخاص المصابين بالفصام لديهم توقيت دون المستوى الأمثل للتعبير الجيني المرتبط بالميتوكوندريا (حوالي 3 مساءً / صباحًا). هذا يشير إلى شيئين: الأول ، أنهم لا يستطيعون الوصول إلى موارد الطاقة في أوقات مهمة من اليوم لوظيفة الدماغ. والثاني ، أن موارد الطاقة خارجة عن الطور مع الأنظمة الإيقاعية الأخرى ، مثل جهاز المناعة “.
قال كونسويلو والس-باس ، دكتوراه ، أستاذ الطب النفسي والعلوم السلوكية في UTHealth Houston الذي لم يشارك في هذا البحث ، أخبار طبية اليوم أن “هذه الدراسة استخدمت أنسجة دماغية بشرية بعد الوفاة للتحقيق في التغيرات في أنماط النوم لدى مرضى الفصام ، مقاسة بالتغيرات في التعبير الجيني في فترات 12 ساعة.”
قال Walss-Bass: “هذه دراسة مثيرة للغاية لأنها أول دراسة تظهر تغيرات في إيقاعات مدتها 12 ساعة ، والتي تعتبر مهمة لوظيفة الدماغ المثلى”.
وأشار سكوت إلى أن “هذه الدراسة المحددة تُظهر أن الأفراد المصابين بالفصام قد أخطأوا في توقيت وتقلص الإيقاعات الجزيئية في منطقة دماغية متورطة في الأعراض المعرفية للمرض”.
هناك عدد قليل جدًا من العلاجات لهذه الأعراض ، لذا فإن الفهم الإضافي لأساسها البيولوجي ضروري لأن البحث الميداني عن خيارات أكثر فعالية. علاوة على ذلك ، يشير هذا البحث إلى أن التوقيت اليومي للعلاج سيكون مهمًا بحيث يمكن محاذاة هذه الإيقاعات بشكل صحيح مع الأوقات المناسبة من اليوم.
مادلين سكوت ، جامعة بيتسبرغ
وافق Walss-Bass ، قائلاً: “إن أهمية الحفاظ على أنماط نوم مناسبة للصحة المثلى معترف بها الآن على نطاق واسع ، وقد تم سابقًا عرض التغيرات في إيقاع الساعة البيولوجية في اضطرابات الصحة العقلية ، ولكن هذه هي الدراسة الأولى التي تظهر تغيرات في الإيقاع لمدة 12 ساعة في الجينات المشاركة في المسارات البيولوجية الهامة مثل إنتاج الطاقة والحفاظ على بنية الدماغ. ”
هذه النتائج مهمة لفهم آليات مرض انفصام الشخصية ويمكن أن تؤدي إلى تطوير علاجات جديدة لهذا الاضطراب. بشكل عام ، تسلط الدراسة الضوء على أهمية استخدام أنسجة المخ البشري لاكتشاف الآليات المعقدة الكامنة وراء مرض انفصام الشخصية.
كونسويلو والس-باس ، يو تي هيلث هيوستن
في المستقبل ، تحتاج المزيد من الدراسات إلى تحديد ما إذا كانت هذه الإيقاعات غير الطبيعية مسؤولة عن الاضطرابات السلوكية المرتبطة بالفصام ، أو ما إذا كانت ناجمة عن الأدوية أو استخدام النيكوتين أو اضطرابات النوم.
