- تشير الأبحاث إلى أن ميكروبيوم الأمعاء يتعطل لدى الأشخاص المصابين بمرض الزهايمر، ويقترح باحثون من ولاية أوهايو الآن أن هذا قد يكون هدفًا للعلاج.
- يقترحون أن المستقبلات الموجودة في الأمعاء والدماغ يمكن أن تكون المفتاح لاستهداف محور الأمعاء والدماغ.
- وباستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي الحالية، توقع الباحثون أي المستقلبات، وهي المنتجات الثانوية للبكتيريا في الأمعاء، سترتبط بالمستقبلات من خلال التنبؤ بشكلها.
- ثم استخدموا أدوات التعلم الآلي للتنبؤ بالمستقبلات والمستقلبات التي يمكن أن يكون لها تأثير على مرض الزهايمر، واختبروا الخلايا العصبية التي تم إنشاؤها في المختبر لمراقبة تأثير اثنين من المستقلبات على مستويات تاو، وهو البروتين الذي يرتبط تراكمه الزائد بالضعف الإدراكي.
تم استخدام التعلم الآلي للتنبؤ بكيفية ارتباط المستقلبات التي يتم إنشاؤها في الأمعاء بالمستقبلات الموجودة في الأمعاء والدماغ.
يمكن للباحثين استخدام مكتبة المستقلبات وأزواج ربط المستقبلات، التي أنشأها الباحثون مؤخرًا، لإلقاء بعض الضوء على دور الميكروبيوم في مرض الزهايمر.
قام باحثون من عيادة كليفلاند بولاية أوهايو مؤخرًا بتقييم أشكال أكثر من مليون زوج محتمل من المستقلبات والمستقبلات لمعرفة أي منها قد يرتبط ببعضه البعض.
ومن خلال تحديد المستقلبات المرتبطة بمستقبلات محددة، تمكن الباحثون من تحديد المسارات البيولوجية التي قد تؤثر عليها هذه المستقلبات، وكذلك تحديد الغرض من بعض المستقبلات.
المؤلف الرئيسي للبحث – الذي يظهر في تقارير الخلية — أوضح فيكسيونج تشينج، دكتوراه، مدير مركز الجينوم في كليفلاند كلينك، في بيان صحفي:
“إن المستقلبات المعوية هي المفتاح للعديد من العمليات الفسيولوجية في أجسامنا، ولكل مفتاح هناك قفل لصحة الإنسان والمرض. تكمن المشكلة في أن لدينا عشرات الآلاف من المستقبلات وآلاف المستقلبات في نظامنا، لذا فإن اكتشاف المفتاح الذي يدخل إلى أي قفل يدويًا كان بطيئًا ومكلفًا. ولهذا السبب قررنا استخدام الذكاء الاصطناعي”.
يدل وجود مستقلبات معينة في الأمعاء جزئيًا على وجود بكتيريا معينة في الأمعاء، حيث يتم إنشاء هذه المستقلبات عن طريق تحلل الطعام في الأمعاء بواسطة البكتيريا.
مرض الزهايمر كان في السابق ترتبط بالتغيرات في ميكروبيوم الأمعاء في البشر، ومن المحتمل أن تؤثر الأمعاء على صحة الدماغ بسبب دورها في وظيفة المناعة.
قام ستيف جيندرون، دكتوراه، والمتخصص في علم المناعة والغدد الصماء، ولم يشارك في الدراسة الأخيرة، بالقياس التالي في شرح الآليات المحتملة لـ الأخبار الطبية اليوم:
“تخيل الأمعاء كسوق مزدحمة حيث يتم تبادل جميع أنواع المواد الكيميائية. يمكن لهذه المواد الكيميائية أن تقفز إلى مجرى الدم السريع وتشق طريقها إلى محطة الدماغ المركزية. يعتقد العلماء أن خط الاتصال هذا قد يؤثر على صحة الدماغ لأنه إذا بدأ السوق (الأمعاء) في بيع الأشياء الخاطئة (مثل المواد الكيميائية الالتهابية)، فقد يساهم ذلك في تدهور الدماغ، كما يحدث في مرض الزهايمر. إنه يشبه إلى حد ما أنه إذا تم استخدام مكونات سيئة في كعكة، فسينتهي بك الأمر بكارثة في الخبز.
في حين أن دور الجهاز المناعي في مرض الزهايمر ليس مفهوما جيدا، فقد ربطت الأبحاث بين الالتهاب وزيادة خطر الإصابة بمرض الزهايمر ويمكن أن يلعب الالتهاب المزمن دورا في بدء المرض.
وقال تشينغ، المؤلف الرئيسي للدراسة إم إن تي أن “مرض الزهايمر هو مرض صعب بسبب عدم وجود علاج فعال.”
ومع ذلك، أضاف أن “محور المطر والأمعاء أظهر إمكانية علاج اضطرابات الدماغ”.
“نحن نفترض أن محور الدماغ والأمعاء قد يكون هدفًا جيدًا لتطوير أدوية مرض الزهايمر لأننا لا نحتاج إلى توصيل الجزيئات/المركبات إلى الدماغ عن طريق تحسين صحة الأمعاء.”
– فيكسيونج تشنغ، دكتوراه
إذا أمكن منع الارتباط الضار المحتمل للأيضات بالمستقبلات، فمن المحتمل أن يتم تقليل خطر الإصابة بمرض الزهايمر. لتحديد الأزواج المرتبطة، أجرى الباحثون في الدراسة الحالية أولاً تحليلًا جينيًا لتحديد العلاقات بين 408 مستقبلات ومرض الزهايمر.
وباستخدام الشفرة الجينية لهذه المستقبلات، استخدم الباحثون موارد الذكاء الاصطناعي الموجودة للتنبؤ بشكل البروتينات التي يقومون بتشفيرها. أعطى هذا فكرة جيدة عن شكل المناطق الملزمة للمستقبلات.
وتمكن الباحثون بعد ذلك من التنبؤ بأي المستقلبات سترتبط بهذه المستقبلات وكيف. معظم المستقلبات المكتشفة كانت عبارة عن مستقلبات دهنية أو شبيهة بالدهون.
ونظروا أيضًا في كيفية استجابة هذه المستقبلات للميكروبيوم الخاص بشخص مصاب بمرض الزهايمر. من خلال التحقيق في البكتيريا المعروفة بتواجدها بكثرة في الميكروبيوم لدى شخص مصاب بمرض الزهايمر، حدد الباحثون اثنين من المستقلبات – أغماتين وفينيثيلامين، والتي يتم إنتاجها بكثرة بواسطة باكتيرويديز الهشة و المكورات الرومينوكوكوس، على التوالى.
قرر الباحثون بعد ذلك ملاحظة تأثير هذه المستقلبات على الخلايا العصبية للأشخاص المصابين بمرض الزهايمر عن طريق إنشاء خلايا عصبية للدماغ الأمامي باستخدام الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات للأشخاص المصابين بمرض الزهايمر.
ووجدوا أن الأغماتين يخفض مستويات p-tau181، وp-tau205، وإجمالي تاو. أظهرت دراسات أخرى على الفينيثيلامين أنه قلل بشكل كبير من مستويات p-tau181، p-tau205، وإجمالي تاو في الخلايا العصبية الدماغية الأمامية متعددة القدرات التي يسببها الإنسان بطريقة تعتمد على الجرعة.
يعد هذا اكتشافًا واعدًا، نظرًا لأن التراكم الزائد لبروتين تاو يرتبط بتطور مرض الزهايمر.
وقال تشنغ: “في الدراسات الحالية، قمنا فقط بقياس كمية فسفرة تاو لأن فسفرة تاو هي اختبار أكثر قوة أنشأه مختبرنا وعلماء آخرون”.
“نحن نجري المزيد من الدراسات قبل السريرية (على الحيوانات) لمزيد من اختبار فعالية مستقلبات الأمعاء (على سبيل المثال، أغماتين) وقد نختبرها في تجارب مستقبلية، وقد حققنا نجاحًا كبيرًا في دراساتنا قبل السريرية الحالية والمستقبلية، بما في ذلك السلامة لدى الأفراد الأكبر سناً والذين يعانون من ارتفاع ضغط الدم”. وأضاف الفعالية.
ويشير مؤلفو الدراسة إلى أن 99% من التجارب السريرية في التدخلات الصيدلانية لمرض الزهايمر لم تكن ناجحة، ويقول تشينغ إن النتائج التي توصلوا إليها يمكن أن تشير إلى هدف جديد:
“هذه هي فرضيتنا بالضبط: تحسين صحة الأمعاء قد يؤثر على مستويات تاو في الدماغ ويمنع أو حتى يعالج مرض الزهايمر. ومع ذلك، نحن بحاجة إلى إجراء المزيد من الأبحاث في المستقبل للتحقيق في هذه الفرضية بشكل أكبر، ونحن نعمل عليها الآن باستخدام عينات حيوانية وبشرية.
أخبرنا تشينغ أن الباحثين الآخرين مدعوون لاستخدام نتائج هذه الدراسة، على أمل أن تساعد الدراسات المستقبلية.
قال تشنغ: “نحن نعمل على مناهج علمية مفتوحة لمساعدة مجتمع أبحاث مرض الزهايمر ومساعدة زملائنا في الوصول مجانًا إلى جميع نتائج “البيانات الضخمة” لدينا لتوجيه أبحاثهم المستقبلية لمكافحة أزمة مرض الزهايمر”.
