Sex dimorphism in superficial muscle and adipose tissue composition assessed by broadband time domain diffuse optical spectroscopy in healthy adults

تخيل جسدك كمدينة صاخبة مكونة من أحياء مختلفة. بعض هذه الأحياء تعج بالمصانع النشطة والغنية بالمياه (العضلات) التي تبقيك في حالة حركة، بينما تكون أحياء أخرى عبارة عن مستودعات هادئة وثقيلة التخزين مليئة بالخلايا الدهنية (الأنسجة الدهنية) التي تخزن الطاقة لوقت لاحق. يعلم العلماء منذ زمن طويل أن الرجال والنساء يبنون هذه المدن بشكل مختلف؛ حيث تميل النساء إلى امتلاك المزيد من مستودعات التخزين في الوركين والفخذين، بينما يميل الرجال غالبًا لتخزين المزيد في أعماق بطونهم. لكن النظر إلى المدينة من الخارج أمر صعب، فلا يمكنك تقشير الجلد لرؤية ما تحته دون التسبب في ضرر.

ولحل هذه المشكلة، يستخدم العلماء أداة تسمى "مطيافية الضوء المنتشر". فكر في الأمر كأنك تسلط كشافًا ضوئيًا عبر نافذة ضبابية؛ فالضوء لا يسير في خط مستقيم، بل يرتد مثل كرة البينج بونج داخل آلة مليئة بكرات القطن. ومن خلال قياس كيفية تشتت الضوء وامتصاصه أثناء رحلته عبر "الضباب" المتمثل في جلدك ودهونك، يمكن للعلماء تخمين ما يوجد بالداخل. إذا امتص الضوء بسرعة، فقد يعني ذلك وجود الكثير من الماء أو الدم (كما في العضلات). وإذا ارتد الضوء بطريقة معينة، فقد يعني ذلك وجود خلايا دهنية زيتية كبيرة. تستخدم هذه الورقة نسخة متطورة للغاية من هذا الكشاف الضوئي — تسمى "مطيافية الضوء المنتشر في النطاق العريض للمجال الزمني" — لإلقاء نظرة على "الأحياء" لدى البالغين الأصحاء دون إجراء أي جرح واحد.

أراد الباحثون في هذه الدراسة معرفة ما إذا كان هذا الكشاف عالي التقنية يمكنه رصد الاختلافات بين الرجال والنساء في منطقتين محددتين: الفخذ (فوق عضلة ساق كبيرة) والبطن. لم يعتمدوا فقط على الضوء، بل استخدموا أيضًا جهاز مسح بالموجات فوق الصوتية محمول، وهو يشبه جهاز السونار الخاص بالجسم، لقياس مدى سمك طبقة الجلد والدهون فوق العضلة بدقة. درسوا 23 شخصًا بالغًا صحيحًا (10 رجال و13 امرأة) كانوا جميعًا في نفس العمر تقريبًا ولهم أوزان جسم متقاربة.

إليكم ما وجدوه، وهو يروي قصة رائعة حول كيف يخفي أجسامنا أسرارها.

الفخذ: حكاية طبقتين
عندما سلطوا الضوء على الفخذ، كانت النتائج مختلفة تمامًا بين الرجال والنساء. بالنسبة للنساء، بدا وكأن الضوء قد علق في طبقة سميكة من الدهون؛ حيث أظهرت القياسات مستويات عالية من الدهون (الليبيدات) ومستويات منخفضة من الماء والدم. وهذا منطقي لأن النساء في الدراسة، في المتوسط، كانت لديهن طبقة دهون تحت الجلد (الدهون الموجودة مباشرة تحت الجلد) أكثر من ضعف سمك الرجال — حوالي 8.8 ملم مقارنة بـ 3.7 ملم. وبسبب سمك طبقة الدهون هذه، لم يستطع الضوء الوصول إلى العضلة الموجودة تحتها. كان الأمر يشبه محاولة سماع فرقة موساسية تعزف في قبو بينما تقف أنت على سطح مغطى بثلاثة أقدام من الثلج؛ فالثلج (الدهون) حجب الصوت (الضوء) عن الفرقة (العضلات).

أما بالنسبة للرجال، فقد كانت القصة مختلطة نوعًا ما. نصف الرجال تقريبًا كانت لديهم طبقة دهون رقيقة (أقل من 3 ملم)، وفي هذه الحالات، استطاع الضوء بالفعل التسلل عبر الدهون و"رؤية" العضلة تحتها؛ حيث أظهر هؤلاء الرجال مستويات أعلى من الماء والدم، وهي سمات نموذجية للأنسجة العضلية. أما النصف الآخر من الرجال فقد كانت لديهم دهون أكثر سمكًا، وكانت نتائجهم تشبه نتائج النساء. يشير هذا إلى أن الجهاز حساس جدًا لمدى العمق الذي يمكنه الوصول إليه؛ فإذا كانت طبقة الدهون رقيقة، يمكن للجهاز التمييز بين العضلات والدهون، أما إذا كانت الدهون سميكة، فإنه يرى الدهون فقط.

البطن: منطقة دهون فقط
عندما نقلوا الجهاز إلى البطن، تغيرت الأمور. بغض النظر عما إذا كان الشخص رجلًا أو امرأة، لم يرَ الضوء سوى الدهون. كانت طبقة الدهون في البطن سميكة لدى الجميع (حوالي 11-12 ملم)، وهي أعمق من القدرة التي يمكن للضوء اختراقها. لذا، لم يستطع الجهاز التمييز بين الرجال والنساء هنا لأنه كان يأخذ عينات من الطبقة العليا من الدهون فقط في كلتا الحالتين. ومن المثير للاهتمام، أنهم لاحظوا فرقًا طفيفًا في تدفق الدم بين الجانب الأيسر والأيمن من البطن لدى الرجال، وهو ما يشتبهون في أنه قد يعود إلى وجود الشريان الأورطي الكبير الذي يمتد على الجانب الأيسر من الجسم، لكن هذا كان اكتشافًا دقيقًا للغاية.

لماذا هذا مهم؟
الاستنتاج الرئيسي من هذه الدراسة هو أن تقنية هذا "الكشاف الضوئي" تعمل بشكل جيد حقًا، ولكن عليك معرفة خريطة الجسم لتقرأ النتائج بشكل صحيح. يمكن للجهاز اكتشاف الاختلافات في تكوين الأنسجة، لكن سمك طبقة الدهون يعمل بمثابة مرشح (فلتر). إذا كانت الدهون سميكة جدًا، فلن يتمكن الجهاز من رؤية العضلة تحتها. هذا أمر بالغ الأهمية للفحوصات الطبية المستقبلية؛ فإذا أراد الأطباء استخدام هذه التقنية لمراقبة صحة العضلات أو اكتشاف التغيرات في تكوين الجسم، فعليهم قياس سمك الدهون أولاً (ربما باستخدام الموجات فوق الصوتية) لمعرفة ما يراه الضوء بالضبط.

يؤكد الباحثون بحذر أن هذه "دراسة استطلاعية"، مما يعني أنها خطوة أولى لإثبات نجاح الفكرة. لم يدّعوا أنهم حلوا جميع أسرار تكوين الجسم، لكنهم أثبتوا أن الجمع بين قياسات الضوء والموجات فوق الصوتية هو وسيلة قوية لفهم الاختلافات بين أنسجة الرجال والنساء. كما جعلوا جميع بياناتهم متاحة للجمهور، داعين علماء آخرين لاستخدام تسجيلات "الكشاف الضوئي" الخاصة بهم لبناء نماذج أفضل لكيفية انتقال الضوء عبر أجسامنا. باختصار، لقد أثبتوا أنه مع الأدوات المناسبة والقليل من الرياضيات، يمكننا إلقاء نظرة تحت سطح الجلد لرؤية المدينة الخفية لأجسادنا، طالما نتذكر أن سمك "الضباب" يهم بقدر أهمية الضوء نفسه.