Attenuating cardiac fibrosis and apoptosis by exercise is associated with modulation of the circSlc8a1/miR-133a axis in D-galactose-treated rats

مع تقدمنا في العمر، تخضع قلوبنا بشكل طبيعي لتغيرات يمكن أن تجعلها أقل كفاءة وأكثر عرضة للأمراض. هذه العملية، المعروفة باسم شيخوخة القلب، تتضمن تراكم الأضرار داخل خلايا القلب، وتصلب أنسجة القلب، وانخفاض تدريجي في قدرة العضو على ضخ الدم. لعقود من الزمن، بحث العلماء عن طرق لإبطاء هذا التدهور، متجاوزين مجرد الأدوية لفهم كيفية استجابة بيولوجيا الجسم الخاصة لنمط الحياة. ويتضمن جزء رئيسي من هذا اللغز البيولوجي جزيئات دقيقة تعمل كمفاتيح لجيناتنا. بعض هذه الجزيئات عبارة عن خيوط دائرية من المادة الوراثية التي لا تشفر البروتينات، بل تنظم جينات أخرى من خلال الارتباط بها، تماماً مثل الإسفنجة التي تمتص الماء. أما البعض الآخر فهي قطع صغيرة من الحمض النوريبوزي (RNA) تخبر الخلايا متى تنمو، ومتى ترمم نفسها، ومتى تموت. وعندما تتعطل هذه المفاتيح الجزيئية، يمكن أن تؤدي إلى تندب مفرط في أنسجة القلب أو تسبب موت الخلاس السليمة قبل أوانها، مما يسرع عملية الشيخوخة. إن فهم كيفية إعادة ضبط هذه المفاتيح قد يوفر طريقة قوية، غير دوائية، لحماية القلب مع تقدمنا في العمر.

في دراسة حديثة، استكشف باحثون في جامعة كرمان للعلوم الطبية ما إذا كانت التمارين البدنية يمكن أن تعيد ضبط هذه المفاتيح الجزيئية في القلوب الهرمة. وقد ركزوا على تفاعل محدد بين جزيء حمض نووي ريبوزي دائري، يسمى circSlc8a1، وقطعة صغيرة من الحمض النووي الريبوزي تُعرف باسم miR-133a. أشارت أعمال سابقة إلى أنه عندما يتعرض القلب للإجهاد، ترتفع مستويات circSlc8a1 وتعمل كإسفنجة، حيث تمتص miR-13a. وبما أن miR-133a يساعد عادةً في منع موت الخلايا والتندب، فإن امتصاصه يترك القلب عرضة للخطر. أراد الباحثون معرفة ما إذا كان نوعان مختلفان من التمارين الرياضية — الجري المستمر والمعتدل، والجري المكثف لفترات قصيرة — يمكنهما عكس هذه العملية في الجرذان التي تم تعتيق قلوبها باستخدام علاج كيميائي.

لإنشاء نموذج للشيخوخة المتسارعة، حقن العلماء ذكور الجرذ بمركب يسمى D-galactose يومياً لمدة ثمانية أسابيع. ومن المعروف أن هذه المادة تحفز الإجهاد التأكسدي وتحاكي التغيرات البيولوجية المشاهدة في القلب الهرم. تم تقسيم الجرذان إلى عدة مجموعات: تلقت بعضها المادة المسببة للشيخوخة فقط، وتلقت أخرى المادة مع ممارسة تدريب التحمل متوسط الكثافة، وتلقت أخرى المادة مع ممارسة التدريب المتواتر عالي الكثافة. تلقت مجموعة ضابطة (control) لا المادة ولا التمرين. صُممت بروتوكولات التمرين بعناً لتمتد ثمانية أسابيع، حيث كان في المجموعة متوسطة الكثافة تجري بوتيرة ثابتة، بينما كانت المجموعة عالية الكثافة تبدل بين السرعات القصوى وفترات الاستراحة الأبطأ. بعد الأسابيع الثمانية، فحص الباحثون أنسجة القلب لمعرفة كيف تغيرت المفاتيح الجزيئية وصحة خلايا القلب.

أظهرت النتائج وجود صلة واضحة بين التمرين والصحة الجزيئية للقلب. ففي الجرذان التي تلقت المادة المسببة للشيخوخة دون ممارسة الرياضة، كانت مستويات الحمض النووي الريبوزي الدائري، circSlc8a1، مرتفعة بشكل ملحوظ. وبينما أظهرت مستويات miR-133a انخفاضاً طفيفاً وغير جوهري في هذه المجموعة مقارنة بالمجموعات الضابطة، إلا أن القصة تغيرت بشكل كبير مع ممارسة الرياضة. ففي الجرذان التي مارست الرياضة، بغض النظر عما إذا كان التدريب متوسطاً أو عالي الكثافة، انخفضت مستويات الحمض النووي الدائري الضار، وزادت مستويات miR-133a الواقية بشكل ملحوظ. لم يكن هذا التحول في التوازن الجزيئي مجرد تغيير طفيف؛ بل مثل استعادة كبيرة للتعبير عن miR-133a، مما عادل آثار المادة المسببة للشيخوخة.

كانت العواقب الجسدية لهذا التحول الجزيئي مهمة بنفس القدر. فقد قاس الباحثون بروتينات محددة مرتبطة بالتليف، وهو تصلب وتندب أنسجة القلب، وبالاستماتة (apoptosis)، وهي الموت المبرمج للخلايا. في الجرذان الهرمة التي لم تمارس الرياضة، كانت هذه البروتينات الضارة وفيرة. وفي المق المقابل، أظهرت الجرذان التي مارست الرياضة مستويات أقل بكثير من هذه العلامات الضارة. بدا أن التمرين لم يكتفِ بتحسين وظيفة القلب مباشرة، بل فعل ذلك من خلال تصحيح التنظيم الجيني الأساسي الذي اختل بسبب الشيخوخة.

بينما توفر الدراسة أدلة قوية على كيفية تأثير التمرين على هذه المسارات الجزيئية المحددة في الجرذان، فإن الباحثين حذروا من أن هذه النتائج خاصة بنموذج الحيوان المستخدم. إن عملية الشيخوخة في الجرذان ليست متطابقة مع تلك الموجودة في البشر، وهناك حاجة لمزيد من الأبحاث للتأكد مما إذا كانت نفس الآليات الجزيئية تنطبق على البشر. ومع ذلك، فإن النتائج تقدم لمحة مقنعة عن بيولوجيا التمارين الرياضية. فهي تشير إلى أن مجرد تحريك الجسم يمكن أن يحفز سلسلة من الأحداث الجزيئية التي تعاكس آثار التآكل والتمزق الناجم عن الشيخوخة، مما يؤدي إلى إيقاف إشارات التندب وموت الخلايا وتشغيل إشارات الحماية والإصلاح. يدعم هذا العمل فكرة أن ممارسة الرياضة هي أداة قوية للحفاظ على صحة القلب، حيث تعمل في أعماق الخلية للحفاظ على بنية العضو ووظيفته.