مطالعه ارتباط کلیدی بین محیط اجتماعی و مغزهای سالم را فراهم می کند

با افزایش سن افراد، حفظ یک محیط اجتماعی مثبت و قابل پیش بینی اهمیت بیشتری پیدا می کند. به عنوان مثال، حفظ روابط نزدیک با دوستان و خانواده به عنوان یکی از عناصر کلیدی برای پیری سالم شناخته شده است.

در حالی که برخی کاهش در سلامت، ذهن و بدن اجتناب ناپذیر است، مطالعات نشان داده اند که حفظ یک محیط اجتماعی مثبت می تواند به جلوگیری از برخی از عوامل استرس زا و چالش های کلیدی پیری کمک کند.

دانشمندان مدت‌هاست که علاقه‌مند به کاوش در این علل ریشه‌ای و مطالعه این هستند که چگونه محیط ممکن است مسیری را برای کاهش سرعت پیری مغز ما فراهم کند.

ما هنوز نمی‌دانیم که چگونه محیط اجتماعی‌مان می‌تواند بر بدن و مغز ما «زیر پوست» نفوذ کند، اما بسیاری از کارهای اخیر به تغییرات در سطح تنظیم ژن اشاره کرده‌اند – اینکه چگونه ژن‌های ما تغییر می‌کنند. روشن و خاموش.”

نوح اسنایدر ماکلر، استادیار دانشکده علوم زیستی دانشگاه ایالتی آریزونا، مرکز تکامل و پزشکی و وابسته به مرکز تحقیقات بیماری‌های عصبی در مؤسسه طراحی زیستی ASU

و با فناوری‌های جدید موجود، دانشمندان می‌توانند شروع به کشف ارتباط مرموز بین پویایی محیط اجتماعی و تغییرات مولکولی در مغز کنند.

اما با دشواری انجام مطالعات انسانی و طولانی شدن فرآیندهای پیری در طول دهه‌ها از عمر معمولی انسان، دانشمندانی مانند اسنایدر-مکلر به استفاده از نزدیک‌ترین عموزاده‌های ژنتیکی ما، نخستی‌های غیرانسانی، روی آورده‌اند تا بهتر بفهمند که چگونه محیط اجتماعی ما می‌تواند فیزیولوژی ما را تغییر دهد. از سطح ارگانیسم تا ژن های ما.

اکنون، در یک مطالعه جدید، اسنایدر-مکلر و اولین نویسندگان، کنت چیو (پژوهشگر فوق دکتری در ASU) و الکس دی کازین (که قبلا در دانشگاه نیویورک، اکنون محقق فوق دکتری در موسسه ملی سلامت روان) یک تحقیق بین المللی را رهبری کردند. تیمی که نشان داد در جمعیتی از میمون‌های ماکاک، ماده‌هایی که موقعیت اجتماعی بالاتری داشتند، پروفایل‌های مولکولی جوان‌تر و انعطاف‌پذیرتری داشتند که ارتباطی کلیدی بین محیط اجتماعی و مغزهای سالم ایجاد می‌کرد.

این کار در ماکاک‌های رزوس انجام شد که “بهترین گونه‌های نمونه نخستی‌های غیرانسانی در پزشکی هستند. این حیوانات همچنین برخی از تغییرات مرتبط با سن را که در انسان می‌بینیم، از جمله کاهش تراکم استخوان و توده عضلانی، ایمنی، نشان می‌دهند. اسنایدر-مکلر گفت: تغییرات سیستم و اختلال کلی در عملکرد رفتاری، حسی و شناختی.

این تیم شامل همکاران کلیدی در مرکز تحقیقات پستانداران کارائیب/دانشگاه پورتوریکو، دانشگاه واشنگتن، دانشگاه پنسیلوانیا، دانشگاه اکستر، دانشگاه نیویورک، دانشگاه مرکزی کارولینای شمالی، دانشگاه کلگری و دانشگاه لیون بود. این مطالعه در مجله منتشر شد علوم اعصاب طبیعت (DOI: 10.1038/s41593-022-01197-0) و توسط مؤسسه ملی پیری، مؤسسه ملی سلامت روان، بنیاد ملی علوم، و دفتر برنامه‌های زیرساخت تحقیقاتی مؤسسه ملی بهداشت تأمین می‌شود.

مایکل پلات، استاد دانشکده پزشکی پرلمن، دانشکده هنر و علوم، گفت: این مطالعه بر اساس بیش از 15 سال کار تیم ما در مورد بررسی تعاملات بین رفتار اجتماعی، ژنتیک و مغز در ماکاک های کایو انجام شده است. مدرسه بازرگانی وارتون در دانشگاه پنسیلوانیا. اکتشافات انجام شده توسط تیم ما ارزش همه کار سخت و منابع سرمایه گذاری شده در این مطالعه طولانی مدت را نشان می دهد.

جیمز هیام، استاد مردم‌شناسی در دانشگاه نیویورک، افزود: «این مطالعه ارزش ایجاد شبکه‌های مشترک بلندمدت در بین مؤسسات را نشان می‌دهد». “تامین مالی بلندمدت برای چنین شبکه‌هایی کلید امکان یافتن یافته‌های چند رشته‌ای مهم در جمعیت‌های حیوانات طبیعی است.”

محیط اجتماعی و زیست شناسی پیری

موضوع گسترده آزمایشگاه اسنایدر-مکلر، بررسی علل و پیامدهای ریشه‌ای تنوع در محیط اجتماعی است که در مقیاس‌هایی از مولکول‌های کوچک تا کل ارگانیسم مورد بررسی قرار گرفته است.

در دهه گذشته، فناوری‌های جدید ژنومی، محققان را به بررسی این تعاملات در سطح بی‌سابقه‌ای برای کشف این تعامل پویا بین محیط و ژنوم سوق داده است. آیا یک ناملایمات اجتماعی یا محیطی می تواند سن بالاتر را در سطح مولکولی تقلید کند؟ پاسخ قطعی بله است. تیم اسنایدر-مکلر اخیراً (10.1073/pnas.2121663119) یکی از اولین مطالعاتی را منتشر کرده است که نشان می دهد افرادی که یک بلای طبیعی، به ویژه طوفان را تجربه کرده اند، دارای سیستم ایمنی مولکولی قدیمی تری هستند.

گروهی که آنها مطالعه کرده‌اند جمعیتی از ماکاک‌های رزوس آزاد هستند که در جزیره منزوی کایو سانتیاگو، پورتوریکو زندگی می‌کنند. این حیوانات از سال 1938 در این جزیره زندگی می کنند و توسط مرکز تحقیقات پستانداران کارائیب (CPRC) مدیریت می شوند.

برای ایجاد ارتباط بین وضعیت اجتماعی و عملکرد درونی مغز، تیم دو مطالعه تکمیلی انجام داد: 1) ایجاد مجموعه داده های بیان ژن جامع از 15 منطقه مختلف مغز، و 2) تمرکز بر روی یک منطقه با جزئیات بیشتر در مجرد. سطح سلولی (در این مورد، تجزیه و تحلیل دقیق در یک ناحیه از مغز، قشر جلوی پیشانی پشتی جانبی (dlPFC)، ناحیه ای از مغز که مدت ها با حافظه، برنامه ریزی و تصمیم گیری مرتبط است. این کار با مشاهدات رفتاری دقیق و جمع آوری داده ها تکمیل شد. روی 36 حیوان مورد مطالعه (20 ماده و 16 نر).

الگوهای نوظهور

هنگامی که آنها هر منطقه نمونه مغز را بر اساس سن گروه بندی کردند، 8 خوشه مجزا از ژن ها برجسته شدند. در میان جالب‌ترین موارد، آنهایی بودند که در فرآیندهای متابولیک، سیگنال‌دهی سلولی و پاسخ‌های ایمنی و استرس نقش داشتند.

چیو می‌گوید: «ما در نهایت هزاران ژن را شناسایی کردیم که تفاوت‌های مرتبط با سن را در الگوهای بیان نشان می‌دهند، از جمله تقریباً 1000 ژن که الگوهای بسیار ثابتی را در سراسر مغز نشان می‌دهند.

سپس، آنها به تجزیه و تحلیل خود پرداختند تا ناحیه قشر پیشانی مغز را در یک سطح تک سلولی بزرگ کنند.

Chiou می‌گوید: «ما داده‌های بیان ژن در سراسر مغز خود را با اندازه‌گیری‌های بیان ژن‌ها در ۷۱۸۶۳ سلول منفرد در dlPFC در ۲۴ ماده که طول عمر ماکاک را در بر می‌گرفتند تکمیل کردیم.

داده‌های بیان ژن به آن‌ها این امکان را می‌دهد تا هر سلول را به هشت نوع سلول عصبی گسترده (به عنوان مثال، نورون‌های تحریک‌کننده، میکروگلیا و غیره) طبقه‌بندی کنند و سپس آن‌ها را به ۲۶ نوع و زیرگروه سلولی مجزا در ناحیه مغز dlPFC تجزیه کنند.

آنها همچنین شباهت های قوی بین نشانه های بیان ژن ماکاک و انسان در سن را نشان دادند. برخی از این تغییرات مختص مناطق مرتبط با بیماری های عصبی دژنراتیو بود، در حالی که برخی دیگر منعکس کننده الگوهای عصبی حفظ شده مرتبط با سن بالاتر در کل مغز است.

در مقایسه با داده‌های مغز موش و انسان، مسیرهایی که بیشترین شباهت‌ها را در تغییرات مربوط به سن در مناطق مختلف نشان می‌دهند، برای ارتباط سلول به سلول مغز (انتقال سیناپسی شیمیایی، مشترک در پنج منطقه)، رشد مغز (تنظیم منفی نوروژنز، اشتراک در بین سه منطقه) و یک ژن تنظیم کننده کلیدی مغز برای رشد و مرگ سلولی (تنظیم مثبت فاکتور نکروز تومور سیتوکین پیش التهابی، مشترک در سه منطقه).

اما همه یافته‌ها مشابهی در انسان پیدا نکردند، و نشان می‌دهد که ممکن است دلایل ریشه‌ای برخی بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی وجود داشته باشد که بخشی از آن چیزی است که ما را منحصر به فرد می‌کند.

این تفاوت‌های کلیدی بین اثرات سن در ماکاک‌ها و انسان‌ها می‌تواند به توضیح مکانیسم‌های منحصربه‌فرد برخی از بیماری‌های عصبی انسان کمک کند.

در میان مسیرهای بیوشیمیایی که بیشترین واگرایی سنی را در مناطق نشان می‌دهند، مسیرهای انرژی (زنجیره انتقال الکترون/فسفوریلاسیون اکسیداتیو، یافت شده در چهار منطقه) بود. جالب توجه است که بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی انسان، مانند بیماری پارکینسون (چهار ناحیه)، بیماری هانتینگتون (سه منطقه) و آلزایمر (یک منطقه)، با برخی از واگراترین مجموعه‌های ژنی بین انسان و میمون مرتبط بودند.

DeCasien گفت: “این نشان می دهد که در حالی که مسیرهای تخریب عصبی در انسان ها از نظر مشخصات سنی در برخی مناطق با ماکاک ها متفاوت است، آنها همچنان همپوشانی شدیدی با ناملایمات اجتماعی دارند و پیوندهای اپیدمیولوژیک در انسان ها بین ناملایمات اجتماعی و بیماری های عصبی موازی است.”

پیری با تنوع در محیط اجتماعی همراه است

سپس، تیم داده‌های خود را بر جنبه‌های اجتماعی پیری ماکاک که دارای چندین ویژگی منحصربه‌فرد است، اعمال کردند. در ماکاک های ماده، رتبه برتری (مشابه موقعیت اجتماعی میمون) از مادر آنها به ارث می رسد و در بیشتر موارد در طول زندگی آنها ثابت می ماند. این بسیار متفاوت از الگوی موجود در ماکاک‌های نر است، که گروه‌های خود را هنگامی که بالغ می‌شوند ترک می‌کنند و قبل از افزایش رتبه با طولانی‌تر شدن دوره تصدی خود در گروه جدید، وارد گروه‌های جدید خود در انتهای سلسله مراتب می‌شوند.

اسنایدر-ماکلر گفت: شواهد موجود در انسان ها و سایر گونه های اجتماعی نشان می دهد که تنوع در خطر، شروع و پیشرفت بیماری های مرتبط با سن تا حدی با تغییر در ناملایمات اجتماعی توضیح داده می شود. به عنوان مثال، در ماکاک های ماده، موقعیت اجتماعی پایین با افزایش مرگ و میر همراه است و اثرات آن بر بیان ژن سلول های ایمنی مشابه نشانه های بیان ژن پیری در انسان است.

سپس، آنها می خواستند تعیین کنند که آیا ناملایمات اجتماعی می تواند با نشانه های مولکولی سن در مغز ماکاک ها مرتبط باشد یا خیر. آنها دریافتند کهاثر رتبه بر بیان ژن به ویژه بود توسط پروفایل‌های مولکولی جوان‌تر در زنان با رتبه بالا هدایت می‌شود، و نشان می‌دهد که ارتباط بین رتبه بالاتر و سن مغز جوان‌تر به صورت خطی در امتداد سلسله مراتب اجتماعی بیان نمی‌شود، بلکه در عوض مختص زنان با بالاترین رتبه‌ها است. موقعیت اجتماعی بالا ممکن است مزایای متعددی را به همراه داشته باشد، از جمله افزایش دسترسی به منابع، محیط های قابل پیش بینی تر و کاهش آزار و اذیت هم گروهی ها.

«یافته‌های ما برخی از اولین شواهد موازی مولکولی بین پیری و ناملایمات اجتماعی در مغز را ارائه می‌دهد که مکانیسمی کلیدی را فراهم می‌کند که محیط‌های نامطلوب (یا برعکس، مفید) را با شروع زودتر و پیشرفت سریع‌تر زوال مغز و بیماری مرتبط با سن مرتبط می‌کند.» گفت: Decasien.

افکار نهایی

این اطلس ها و یافته ها اکنون اهداف ارزشمندی را برای مطالعات آینده در یک مدل قابل تحمل و از نظر بالینی مهم سلامت و پیری انسان ارائه خواهند کرد.

این پیوندها به طور بالقوه یک توضیح علی دارند. به عنوان مثال، استرس مزمن ناشی از ناملایمات اجتماعی برای تسریع پیری با ترویج التهاب مزمن ناشی از سیستم ایمنی ضعیف پیشنهاد شده است. کار آنها بر اهمیت در نظر گرفتن محیط اجتماعی به عنوان یک اصلاح کننده کلیدی پیری و سلامت تاکید می کند.

لورن برنت، دانشیار روان‌شناسی و رفتار حیوانات در دانشگاه اکستر می‌گوید: «دیگر هیچ شکی وجود ندارد که زندگی اجتماعی انسان‌ها و سایر حیوانات گروهی به‌طور اجتناب‌ناپذیری با بقیه زیست‌شناسی آن‌ها در هم تنیده است». “تحقیقات هیجان انگیز آینده به ما نشان می دهد که چرا تعاملات ما با دیگران ممکن است بر سرعت پیری ما تأثیر بگذارد و آیا این تأثیرات برگشت پذیر هستند یا خیر.

و ممکن است به لطف داده ها و یافته های این مطالعه به خوبی به این هدف برسیم. اسنایدر-مکلر می‌گوید: «در مجموع، یافته‌های ما یک منبع مولکولی غنی فراهم می‌کند که تغییرات مولکولی مرتبط با سن در مغز را فهرست‌بندی می‌کند – در نمونه‌ای از نخستی‌های غیرانسانی که در یک محیط پیچیده اجتماعی و طبیعی زندگی می‌کند.» ما امیدواریم که آنها بینش جدیدی در مورد اینکه چگونه همه ما می‌توانیم زندگی طولانی‌تر، سالم‌تر و شادتر داشته باشیم، ارائه دهند.»

منبع:

مرجع مجله:

Chiou، KL، و همکاران (2022) پروفایل رونویسی چندمنطقه ای مغز نخستی ها نشانه هایی از پیری و محیط اجتماعی را نشان می دهد. علوم اعصاب طبیعت. doi.org/10.1038/s41593-022-01197-0.