Early Cognitive and Hippocampal Alterations During Diet-Induced Metabolic Dysfunction in Sprague–Dawley Rats
تُظهر هذه الدراسة أن الخلل الوظيفي الأيضي الناجم عن النظام الغذائي في جردان "سبريغ-داولي" في مرحلة ما قبل السكري يؤدي إلى ضعف إدراكي مبكر وتغيرات تنكسية عصبية في الحصين، بما في ذلك زيادة مستويات الأميلويد والتاو، وذلك قبل ظهور مرض السكري من النوع الثاني الصريح.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
إن الدماغ البشري عضو جائع، يستهلك حصة غير متناسبة من طاقة الجسم لإبقاء الأفكار تتدفق والذكريات محفوظة. لعقود من الزمن، فهم العلماء أن الدماغ غالباً ما يدفع الثمن عندما تضعف قدرة الجسم على إدارة السكر والدهون. هذه المعاناة الأيضية، التي يمكن أن تؤدي في النهاية إلى داء السكري من النوع الثاني، تُعرف بأنها تزيد من خطر فقدان الذاكرة والخرف. ومع ذلك، ظل هناك سؤال حاسم بلا إجابة: هل يبدأ الضرر الذي يلحق بالدماغ فقط بعد تشخيص السكري بشكل كامل، أم أنه يبدأ في وقت أبكر بكتمان، خلال المرحلة الزاحفة الصامتة للاضطراب الأيضي عندما يكون سكر الدم مرتفعاً فحسب ولكنه لم يصل بعد إلى نطاق السكري؟ إن فهم هذه النافذة المبكرة أمر حيوي لأنها قد تكشف عن وقت لا يزال فيه الدماغ عرضة للخطر ولكن من الممكن إنقاذه، قبل وقت طويل من تفاقم المرض.
لقد وضع فريق من الباحثين في جامعة العلوم والتكنولوجيا الأردنية هدفاً لاستكشاف هذه المرحلة الخفية. ركزوا على نوع معين من الخلل الأيضي الناتج عن نظام غذائي غني بالدهون والسكر، وهي حالة تحاكي المراحل المبكرة من السمنة ومقاومة الأنسولين التي تُرى لدى البشر. ولمراقبة ما يحدث داخل الدماغ قبل حدوث السكري الكامل، لجأوا إلى تجربة منضبطة باستخدام جرذان من نوع "سبراغ-دولي". أراد العلماء معرفة ما إذا كان إطعام هذه الحيوانات نظاماً غذائياً عالي الدهون، مقترناً بماء محلى بالسكر، سيغير قدرتها على التعلم والتذكر، وما إذا كانت هذه التغييرات ستصاحبها تحولات في مركز الذاكرة في الدماغ، وهو الحصين (hippocampus). والأهم من ذلك، أرادوا معرفة ما إذا كانت هذه التغييرات ستحدث قبل أن تصاب الحيوانات بمستويات السكر المرتفعة في الدم التي تحدد مرض السكري.
بدأ الباحثون باثنتين وأربعين وثمانين جرذاً شاباً، وقسموهم إلى مجموعات بناءً على نظامهم الغذائي وجنسهم. تلقى بعضهم نظاماً غذائياً صحياً قياسياً، بينما غُذي آخرون بنظام غذائي عالي الدهون مع ماء مُحلى بالفركتوز، وهو نوع من السكر الموجود في الفاكهة والعديد من الأطعالب المصنعة. استمر هذا النظام الغذائي لمدة واحد وعشرين أسبوعاً. ولعزل آثار النظام الغذائي نفسه، انتظر الفريق حتى علامة الخمسة عشر أسبوعاً لاختبار عقول الحيوانات. في هذه المرحلة، كان قد مضى على اتباع الجرذان للنظام الغذائي عدة أشهر، لكنها لم تُحقن بعد بحقنة كيميائية تُستخدم لاستحثاث السكري الكامل. استخدم العلماء سلسلة من الاختبارات السلوكية لقياس حدة ذهن الجرذان؛ حيث وضعوا الحيوانات في ساحات مفتوحة لمراقبة كيفية حركتها واستكشافها، ثم تحدوهم بمتاهة مائية معقدة. في هذه المتاهة، كان على الجرذان تعلم موقع منصة مخفية، وهي مهمة تعتمد بشدة على الذاكرة المكانية وصحة الحصين.
كشفت النتائج لهذه الاختبارات المبكرة عن نمط واضح. فقد اكتسبت الجرذان التي اتبعت النظام الغذائي عالي الدهون وزناً أكبر بكثير من نظيراتها الصحية، وكانت مستويات السكر في دمها مرتف de بالفعل، وإن لم تصل بعد إلى عتبة السكري. وعندما تعلق الأمر بعقولهم، كان للنظام الغذائي تأثير محدد. لم تعانِ الحيوانات في تعلم المسار إلى المنصة المخفية في المتاهة المائية؛ إذ ظلت قدرتها على أداء المهمة في اللحظة الراهنة سليمة. ومع ذلك، عند اختبارها لاحقاً، عانت الجرذان التي اتبعت النظام الغذائي عالي الدهون من صعوبة في تذكر ما تعلمته. وتحديداً، تضررت ذاكرتها طويلة المدى؛ فبينما استطاعت استعادة موقع المنصة بعد بضع ساعات من التدريب، فشلت في الاحتفاظ بتلك الذاكرة بعد أربع وعشرين ساعة. وهذا يشير إلى أن النظام الغذائي كان يتداخل مع قدرة الدماغ على ترسيخ الذكريات الجديدة بمرور الوقت، وهي عملية تُعرف باسم "التوطيد" (consolidation)، حتى قبل أن تصبح الحيوانات مصابة بالسكري رسمياً.
لفهم ما كان يحدث داخل الدماغ للتسبب في فقدان الذاكرة هذا، فحص الباحثون منطقة الحصين بعد انتهاء الدراسة. بحثوا عن بروتينات وجزيئات محددة تعمل كعلامات لصحة الدماغ، والإجهاد، والعلامات المبكرة للتنكس العصبي. وجدوا أن أدمغة الجرذان التي اتبعت النظام الغذائي عالي الدهون، وخاصة الذكور، أظهرت علامات ضيق جزيئي. كانت مستويات بعض البروتينات المرتبطة بتفكك خلايا الدماغ وتكون كتل سامة مرتفعة، وشمل ذلك علامات مرتبطة غالباً بمرض ألزهايمر، مثل شكل من أشكال بروتين "تاو" الذي أصبح متشابكاً وبروتين يُسمى "بيتا أميلويد". بالإضافة إلى ذلك، كانت مستويات إنزيم مشارك في إعادة تشكيل الروابط الدماغية أعلى، مما يشير إلى أن الدماغ كان تحت الإجهاد ويحاول إصلاح نفسه.
ومن المثير للاهتمام، كشفت الدراسة أيضاً عن اختلاف مفاجئ بين ذكور وإناث الجرذان. فبينما أظهرت الإناث سلوكيات تشبه القلق، مثل تجنب الأماكن المفتوحة، أظهر الذكور التغييرات الجزيئية الأكثر أهمية في الدماغ. وفي تحول خالف التوقعات بأن التوتر يؤدي دائماً إلى خفض العوامل الواقية للدماغ، كان لدى الذكور الذين اتبعوا النظام الغذائي عالي الدهون مستويات أعلى من بروتين يُسمى "BDNF"، والذي يساعد الخلايا العصبية على النمو والبقاء. ويقترح الباحثون أن هذا قد يكون طريقة الدماغ في المقاومة، وهو رد فعل تعويضي يحاول حماية الخلايا من الإجهاد الأيضي. أما الإناث، فلم تظهر نفس الارتفاع في البروتينات الواقية، ومع ذلك عانين من مشاكل في الذاكرة، مما يشير إلى أن رد فعل الدماغ تجاه المشاكل الأيضية ليس هو نفسه للجميع.
تخلص الدراسة إلى أن الدماغ ليس ضحية سلبية تنتظر وقوع السكري. بدلاً من ذلك، يبدأ الضرر في وقت أبكر بكثير، خلال مرحلة ما قبل السكري عندما يعاني الجسم من نظام غذائي عالي الدهون والسكريات. تُظهر الأبحاث أن الذاكرة طويلة المدى يمكن أن تتلاشى، وأن الآلية الجزيئية للدماغ يمكن أن تبدأ في التآكل قبل أن يستوفي الشخص أو الحيوان المعايير السريرية لمرض السكري. يسلط هذا الاكتشاف الضوء على نافذة حرجة من الفرص؛ فهو يشير إلى أن تعرض الدماغ للمرض الأيضي هو علامة تحذير مبكرة، تظهر بينما لا يزال الجسم في حالة من الخلل الوظيفي ولكن قبل أن يستقر المرض تماماً. ومن خلال تحديد هذه التغييرات الدقيقة في الذاكرة وكيمياء الدماغ، قد يتمكن العلماء من تطوير تدخلات تحمي الدماغ قبل ظهور السكري الصريح، مما قد يمنع التدهور المعرفي الذي يتبع ذلك غالباً.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.