Treadmill exercise improves motor function in PD mice by regulating mitochondrial and synaptic functions via miR-7/Drp1/PINK1 axis

مرض باركنسون هو حالة يفقد فيها الدماغ ببطء القدرة على التحكم في الحركة، مما يسبب الرعشة، والتصلب، والبطء. يحدث هذا لأن خلايا عصبية محددة في جزء عميق من الدماغ، يُعرف باسم المادة السوداء، تبدأ في الموت. هذه الخلايا مسؤولة عن صنع الدوبامين، وهو مادة كيميائية تعمل كإشارة لإخبار العضلات متى تتحرك. وبدون وجود ما يكفي من هذه الخلايا، تضيع الإشارات، ويعاني الجسم في بدء الحركة أو إنهائها. وبينما يمكن للأطباء علاج الأعراض باستخدام الأدوية، لا يوجد حالياً ما يوقف موت الخلايا العصبية في المقام الأول. كان العلماء يعلمون منذ فترة طويلة أن النشاط البدني يساعد المصابين بهذه الحالة على التحرك بشكل أفضل، لكن السبب وراء ذلك ظل لغزاً. الأمر لا يتعلق فقط ببناء قوة العضلات؛ بل يبدو أن التمرين يغير شيئاً ما في أعماق الخلايا الدماغية نفسها، وربما حتى على مستوى مصانع الطاقة الصغيرة الخاصة بها.

قرر فريق من الباحثين في جامعة ووهان الرياضية استقصاء كيف يمكن للجري على جهاز المشي أن يحمي هذه الخلايا الدماغية الضعيفة بدقة. عملوا مع فئران تم تحفيزها كيميائياً لتطوير أعراض مشابهة لمرض باركنسون. قسم العلماء الفئران إلى مجموعتين: بقيت إحدى المجموعتين خاملة، بينما ركضت المجموعة الأخرى على جهاز المشي لمدة ثمانية أساباء. كان التمرين معتدلاً، حيث استمر لمدة ساعة يومياً، خمسة أيام في الأسبوع. بعد فترة التدريب، اختبر الباحثون قدرة الفئربة على تسلق الأعمدة والتعلق بالأسلاك، وهي مقاييس للتنسيق وقوة العضلات. كما فحصوا أدمغة الفئران تحت المجاهر وحللوا الإشارات الكيميائية داخل الخلايا. أظهرت النتائج أن الفئران التي مارست الرياضة تحركت بشكل أفضل بكثير من تلك التي لم تفعل. فقد تسلقت بشكل أسرع، وتعلقت لفترة أطول، ومشيت بخطوات أكثر طبيعية. والأهم من ذلك، أظهرت أدمغة الفئران التي مارست الرياضة علامات على الحماية؛ حيث كانت الخلايا العصبية التي تصنع الدوبامين أكثر صحة، وكانت الإشارات الكيميائية بينها أقوى.

لفهم كيف حدث هذا، نظر الباحثون في الهياكل الصغيرة داخل الخلايا التي تولد الطاقة، والتي تسمى الميتوكوندريا. في الدماغ السليم، تتفكك هذه الهياكل وتتحد باستمرار في دورة متوازنة، مما يسمح لها بإصلاح نفسها وإزالة التلف. أما في الفئران المصابة بباركنسون، فقد كانت هذه الدورة مكسورة؛ حيث كانت الميتوكوندريا تتفكك بشكل مفرط، وتصبح مجزأة وغير قادرة على إنتاج طاقة كافية. كان هذا التفكك المفرط مدفوعاً ببروتين محدد يعمل مثل "المقص"، حيث يقطع الميتوكوندريا إلى قطع عديمة الفائدة. وجد الباحثون أن الفئران المريضة والخاملة لديها مستويات عالية من بروتين "المقص" هذا، بينما كان لدى الفئران التي مارست الرياضة كمية أقل منه بكelliًا. بدا أن التمرين قد خفض نشاط هذا البروتين، مما سمح للميتوكوندريا بالبقاء سليمة والعمل بشكل صحيح.

كما كشفت الدراسة عن مفتاح جزيئي يتحكم في هذه العملية. داخل الخلايا، توجد قطع صغيرة من المادة الوراثية تسمى "الرنا الميكروي" (microRNAs) والتي تعمل مثل "أزرار التحكم في الصوت"، حيث ترفع أو تخفض إنتاج بروتينات أخرى. اكتشف الباحثون أنه في الفئران المريضة والخاملة، كان مستوى نوع معين من الرنا الميكروي، المعروف باسم miR-7، منخفضاً جداً. يعمل هذا الرنا الميكروي عادةً كـ "مكبح" لبروتين المقص؛ فعندما يتم تحرير المكبح، يقوم البروتين بتقطيع الميتوكوندريا. ومع ذلك، في الفئران التي مارست الرياضة، عاد مستوى هذا الرنا الميكروي للارتفاع مرة أخرى. ومن خلال زيادة كمية هذا الرنا الميكروي، وضع التمرين المكبح فعلياً على المقص، مما أوقف تدمير الميتوكوندريا. وقد سمح استعادة هذا التوازن للخلايا بتنظيف أجزائها التالفة والحفاظ على استمرار إنتاج الطاقة بسلاسة.

أكد الباحثون سلسلة الأحداث هذه من خلال اختبارها في طبق مختبري باستخدام خلايا عصبية بشرية. عرضوا هذه الخلايا لسم يحاكي مرض باركنسون، مما تسبب في تجزئة الميتوكندريا وإضعاف الخلايا. وعندما أضافوا الرنا الميكروي مرة أخرى إلى هذه الخلايا المتضررة، توقفت الميتوكوندريا عن التفكك، واستعادت الخلايا طاقتها، وبقيت على قيد الحياة بشكل أفضل. وقد أكد هذا أن الرنا الميكروي هو سبب مباشر للحماية، وليس مجرد عرض جانبي. تشير الدراسة إلى أن الفعل البدني للجري يحفز سلسلة من الأحداث: فهو يرفع مستويات الرنا الميكروي الواقي، والذي بدوره يوقف بروتيناً ضاراً من تدمير مراكز طاقة الخلية. تساعد هذه العملية الخلايا الدماغية على البقاء والاستمرار في التواصل مع بعضها البعض، مما يترجم إلى حركة أفضل للحيوان.

على الرغم من أن الدراسة أجريت على الفئران والخلايا، إلا أن النتائج تقدم صورة واضحة لكيفية عمل التمرين كعلاج. لم يدّعِ الباحثون أن التمرين هو علاج شافٍ، لكنهم قدموا خارطة طريق مفصلة للآلية البيولوجية التي تربط النشاط البدني بصحة الدماغ. لقد أظهروا أن الحركة لا تساعد الجسم فحسب، بل ترسل إشارة كيميائية إلى الدماغ لترميم الآليات الأساسية للخلايا. ومن خلال فهم هذا المسار، يمكن للعلماء رؤية كيف يمكن لتدخل بسيط غير دوائي، مثل الجري، أن يؤخر تطور مرض مدمر. يسلط هذا العمل الضوء على أن الدماغ يستجيب للجهد البدني، مستخدماً حركة الجسم لتحفيز نظام إصلاح ذاتي يحافظ على حيوية الخلايا العصبية واستمرار وظائفها.