بسته شواهد: چگونه جایگزینی سلول‌های ایمنی «پیر» پیری مغز را در موش‌ها معکوس کرد

برای دهه‌ها، علوم اعصاب پیری مغز را به عنوان یک مسیر یک‌طرفه می‌دید که با مرگ آهسته و غیرقابل برگشت نورون‌ها تعریف می‌شد. اجماع بر این بود که پس از از دست رفتن این سلول‌های حیاتی، زوال شناختی متعاقب آن دائمی است. با این حال، مجموعه‌ای از شواهد پارادایم‌شکن اکنون به یک مقصر متفاوت اشاره می‌کنند: سیستم ایمنی مغز.[3]

یک مطالعه برجسته که در نشریه «نیچر ایجینگ» (Nature Aging) منتشر شد، قانع‌کننده‌ترین شواهد را ارائه کرده است که زوال شناختی صرفاً یک مشکل نورونی نیست، بلکه یک مشکل ایمونولوژیک است. محققان در دانشگاه استنفورد با جایگزینی کامل سلول‌های ایمنی پیر و ناکارآمد موش‌ها با سلول‌های تازه، توانستند از دست دادن حافظه مرتبط با سن را در آن‌ها معکوس کنند.

تمرکز این مداخله بر نوعی سلول به نام میکروگلیا است. این‌ها سلول‌های ایمنی مقیم مغز هستند که به عنوان رفتگران میکروسکوپی عمل می‌کنند و در سراسر بافت عصبی حرکت کرده تا مواد زائد متابولیک، سلول‌های مرده و پلاک‌های آمیلوئید مرتبط با بیماری آلزایمر را پاکسازی کنند. در یک مغز سالم و جوان، میکروگلیاها خانه‌دارهایی بسیار کارآمد هستند.[1]

اما با افزایش سن مغز، این میکروگلیاها دچار فرآیندی به نام پیری سلولی (senescence) می‌شوند. آن‌ها دیگر پاکسازی ضایعات را متوقف می‌کنند و در عوض بیش از حد فعال شده و مولکول‌های التهابی به نام سیتوکین‌ها را ترشح می‌کنند. این التهاب مزمن عصبی، محیطی سمی ایجاد می‌کند که به سیناپس‌ها آسیب می‌زند و مانع ارتباط مؤثر نورون‌ها می‌شود و در نهایت منجر به علائمی می‌شود که ما آن را به عنوان زوال شناختی می‌شناسیم.[1][2]

برای آزمایش اینکه آیا این فرآیند قابل برگشت است یا خیر، تیم تحقیقاتی از دارویی هدفمند به نام مهارکننده CSF1R استفاده کردند. این ترکیب گیرنده‌ای خاص را که میکروگلیاها برای بقا به آن وابسته هستند، مسدود می‌کند. دانشمندان با تجویز این دارو به موش‌های پیر، توانستند ۹۰ درصد از میکروگلیاهای پیرشده در مغز آن‌ها را به طور مؤثر از بین ببرند.[2]

مرحله حیاتی آزمایش زمانی رخ داد که مصرف دارو قطع شد. سیستم ایمنی مغز به طرز شگفت‌انگیزی قابلیت بازسازی دارد. تنها ظرف ۲۸ روز پس از قطع درمان، مغز موش‌ها به طور کامل با نسل جدیدی از میکروگلیاها جایگزین شد. نکته مهم این بود که این سلول‌های جدید ویژگی‌های پیری سلولی پیشینیان خود را به ارث نبرده بودند؛ آن‌ها مانند سلول‌های ایمنی موش‌های جوان رفتار می‌کردند.

نتایج رفتاری این راه‌اندازی مجدد سلولی خیره‌کننده بود. موش‌های پیری که قبلاً در انجام وظایف حافظه مشکل داشتند، تحت مجموعه‌ای از تست‌های شناختی قرار گرفتند. در چالش‌های حافظه فضایی، مانند مسیریابی در مازهای پیچیده، موش‌های تحت درمان ۴۰ درصد بهبود در امتیازات خود نشان دادند و عملکردی مشابه موش‌هایی با سن بسیار کمتر داشتند.

فراتر از بهبودهای رفتاری، تغییرات فیزیولوژیکی در مغز عمیق بود. میکروگلیاهای جدید به سرعت ضایعات سلولی انباشته شده را پاکسازی کردند و سطوح سیتوکین‌های التهابی را به شدت کاهش دادند. این امر به نورون‌های موجود اجازه داد تا اتصالات جدیدی ایجاد کنند و خاصیتی به نام انعطاف‌پذیری سیناپسی را به سطوح پایه جوانی بازگردانند.[1][3]

این شواهد از یک ادعای جدید و مهم در نورایمونولوژی حمایت می‌کند: پیری سیستم ایمنی باعث زوال شناختی می‌شود و خود نورون‌ها ممکن است سالم و کارآمد باقی بمانند اگر محیط آن‌ها از التهاب سمی پاکسازی شود. این نشان می‌دهد که سخت‌افزار مغز تا حد زیادی دست‌نخورده است، اما نرم‌افزار ایمونولوژیک آن بر اثر پیری دچار اختلال شده است.[3][4]

علاوه بر این، این مطالعه نشان می‌دهد که سیستم ایمنی مغز بسیار انعطاف‌پذیر است. برخلاف نورون‌ها که عموماً نمی‌توانند در پستانداران بالغ تقسیم شده و خود را جایگزین کنند، میکروگلیاها در صورت دریافت سیگنال‌های شیمیایی مناسب، می‌توانند به سرعت تکثیر شوند. این امر آن‌ها را به هدفی بسیار جذاب برای مداخلات دارویی تبدیل می‌کند.[2][4]

با وجود ماهیت پیشگامانه این یافته‌ها، موانع مهمی برای انتقال به کاربرد بالینی باقی مانده است. مغز انسان بسیار پیچیده‌تر از مغز موش است و میکروگلیاهای انسانی پروفایل‌های پیری متفاوتی از خود نشان می‌دهند. آنچه در یک محیط آزمایشگاهی کنترل‌شده با جوندگان همسان ژنتیکی کار می‌کند، ممکن است به سادگی به جمعیت متنوع انسان‌ها منتقل نشود.[3][4]

همچنین نگرانی‌های ایمنی عمیقی در مورد این رویکرد وجود دارد. از بین بردن سیستم ایمنی مغز، حتی به طور موقت، سیستم عصبی مرکزی را در برابر عفونت‌های فرصت‌طلب بسیار آسیب‌پذیر می‌کند. در یک بیمار انسانی، یک دوره ۲۸ روزه بدون محافظت میکروگلیایی می‌تواند در صورت عبور یک عامل بیماری‌زای ویروسی یا باکتریایی از سد خونی-مغزی، تهدیدکننده زندگی باشد.[1][4]

برای کاهش این خطرات، محققان اکنون در حال بررسی این موضوع هستند که آیا می‌توان این اثر «راه‌اندازی مجدد» را بدون تخلیه کامل به دست آورد یا خیر. درمان‌های آتی ممکن است بر برنامه‌ریزی مجدد جزئی میکروگلیاهای پیرشده در بدن (in vivo) تمرکز کنند، با استفاده از ژن‌درمانی هدفمند یا مولکول‌های تخصصی برای خاموش کردن مسیرهای التهابی آن‌ها بدون نیاز به پاکسازی کامل سلولی.[2]

در نهایت، این تحقیق یک اثبات مفهوم قدرتمند ارائه می‌دهد مبنی بر اینکه پیری شناختی یک قانون تغییرناپذیر زیست‌شناسی نیست. با تغییر تمرکز از نجات نورون‌های در حال مرگ به جوان‌سازی محیط ایمنی که از آن‌ها حمایت می‌کند، علم مرز جدید و امیدوارکننده‌ای را در مبارزه با تخریب عصبی گشوده است.[4]