متلازمة الأيض هل يمكن لأشعة الشمس مكافحتها ؟

متلازمة الأيض : خلصت دراسة جديدة أجريت على الفئران إلى أن البروتينات الحساسة للضوء على الخلايا الدهنية يمكنها اكتشاف أشعة الشمس.

كما وجد أن القليل من الضوء الطبيعي يمكن أن يغير من سلوك الخلايا الدهنية و قد يزيد من خطر الإصابة بـ متلازمة الأيض metabolic syndrome.

و كما هو معلوم فإنه على طوال تطور الحياة على الأرض ، فقد تغير الكثير. و ومع ذلك فإن هناك أمر واحد، ثابت  و ملحوظ ، لم يتغير، و هو الضوء من شمسنا.

و لا يمكننا المبالغة في اعتمادنا على هذه الكرة الضخمة من البلازما على بعد 93 مليون ميل.

و نظراً لتطور الحياة بجميع أشكالها تحت وهج أقرب نجم لدينا ، فقد تطورت الحيوانات لاستخدام انبعاثاتها بالشكل المناسب.

و من الواضح أن العينين تحتويان على مستقبِلات ضوئية تكتشف الضوء و تشترك في المعلومات مع المخ ، مما يولد بعد ذلك صورة عن محيط الشخص.

إن الضوء من الشمس يدربنا أيضاً على دورة إيقاظ النوم لمدة 24 ساعة تقريباً. و في الواقع ، يستخدم كل حيوان بري على الأرض الشمس للحفاظ على إيقاعاته اليومية.

و تصف دراسة جديدة تظهر الآن في مجلة Cell Reports طريقة جديدة قد تؤثر بها أشعة الشمس على حياة الثدييات.

الضوء وراء العينين

يمكن للحيوانات اكتشاف الضوء باستخدام بروتينات تسمى opsins. و هناك اثنين من أكثرها شهرة لدى البشر هما الميلانوبسين melanopsin  و النيروبسين neuropsin ، و اللذان يتم التعبير عنها في بعض خلايا الشبكية.

و في الحيوانات الأخرى ، توجد مركبات الكشف عن الضوء خارج النظام البصري. فعلى سبيل المثال ، يمكن للضفادع الكشف عن الضوء من خلال الخلايا الموجودة في جلدها و التي تسمى chromatophores.

و حتى وقت قريب ، كان العلماء يعتقدون أن الثدييات تكتشف الضوء فقط من خلال عيونها. و مع ذلك ، فقد انقلبت العديد من الدراسات الآن على هذه الفكرة.

على سبيل المثال ، وجدت إحدى الدراسات التي أجريت عام 2019 أن النيروبسين في جلد الفئران يمكنه اكتشاف الضوء و مساعدتها على الحفاظ على إيقاعاتها اليومية. و مع ذلك ، فإن الأدلة على ما يسمى بفتحة ضوئية خارج العين في الثدييات نادرة نوعاً ما.

و لأول مرة ، حققت دراسة جديدة ما إذا كانت البروتينات المعينة على الخلايا الدهنية الموجودة تحت الجلد قد تكتشف الضوء أم لا.

و في هذا السياق يقول مؤلف الدراسة الأول البروفيسور ريتشارد لانج Richard Lang، - من المركز الطبي لمستشفى سنسناتي للأطفال Cincinnati Children’s Hospital Medical Center في أوهايو - "إن فكرة اختراق الضوء في الأنسجة العميقة هي فكرة جديدة للغاية ، حتى بالنسبة إلى العديد من زملائي العلميين. و لكننا و آخرون قد وجدنا أن opsins موجودة في مجموعة متنوعة من أنواع الأنسجة. و لا تزال هذه مجرد بداية لهذا العمل ".

أوبسين 3 Opsin 3 في الخلايا الدهنية

ركز الباحثون على opsin 3 (OPN3). فهذا البروتين موجود في جميع أنحاء الجسم ، بما في ذلك في الدماغ و الخصية و الكبد و الكلى.

لقد أثبتوا أن OPN3 موجود أيضاً في كل من الخلايا البشرية و لدى الفئران ، أو الخلايا الشحمية. أيضاً ، و الأهم من ذلك ، أنهم أظهروا أن الضوء يمكن أن يسافر بعمق كافٍ عبر جلد الفئران لتحفيز OPN3 في الخلايا الشحمية.

إن الطول الموجي المحدد للضوء الأزرق (480 نانومتر) يحفز OPN3. و يحدث هذا في ضوء الشمس و لكن ليس من خلال الضوء الاصطناعي.

و في تجاربهم ، استخدم العلماء الفئران المهندسة وراثياً، و التي تفتقر إلى الترميز الجيني لـ OPN3 ، و التي تدعى Opn3 ، في الخلايا الشحمية الخاصة بها.

في الثلاجة

عندما تكون الثدييات ، بما في ذلك البشر ، في بيئة باردة ، يتكيف الجسم مع ذلك. و بصرف النظر عن الارتعاش ، يحرق الجسم الدهون لتوليد الحرارة.

فالأنسجة الدهنية البيضاء هي مخزن الطاقة الأساسي ، و الأنسجة الدهنية البنية هي المسؤولة بشكل أساسي عن توليد الحرارة (دون الارتعاش) عندما نكون بدرجة حرارة منخفضة (باردين).

و في عملية تسمى تحلل الدهون ، تطلق الأنسجة الدهنية البيضاء الأحماض الدهنية الحرة، و الجلسرين في مجرى الدم. و تأخذ الدهون الدهنية البنية هذه الأحماض الدهنية و تستخدمها لتوليد الحرارة.

و هناك أيضاً مجموعة متزايدة من الأدلة التي تدعم فكرة أن تنشيط الدهون الدهنية البنية قد يحمي من متلازمة الأيض. 

و متلازمة الأيض هي مجموعة من الحالات ، بما في ذلك ارتفاع ضغط الدم و ارتفاع نسبة السكر في الدم ، و الدهون غير الطبيعية في الدم ، و الدهون الزائدة في الجسم حول الخصر.

و عندما كشف الباحثون الفئران التي تفتقر إلى Opn3 في الخلايا الشحمية لدرجات الحرارة الباردة من 39.2 درجة فهرنهايت (4 درجة مئوية) ، و كان رد فعلها على البرد ضعيف.

فقد كانت درجات حرارة الجسم الأساسية أقل من تلك الموجودة في فئران التحكم مع جينات Opn3 سليمة.

إذ لم تولد الدهون البني في الفئران المعدلة نفس القدر من الحرارة. و من المثير للاهتمام ، عندما حرم الباحثون هذه الفئران من الطعام ، فإنها لم تحرق الكثير من الدهون تحت ظروف البرد مثل الفئران العادية.

اختبار ضوء الثلاجة

في تجربة أخرى ، وضع الباحثون الفئران البالغة الطبيعية في بيئة باردة مع إضاءة كاملة الطيف و مراقبة درجات حرارة الجسم الأساسية.

و بعد ثلاث ساعات ، أطفأوا الضوء الأزرق لطول الموجة الذي يطلق OPN3 لكنهم تركوا بقية الطيف. و بدون الطول الموجي الأزرق ، انخفضت درجات حرارة الحيوانات الأساسية ، مما يوفر مزيداً من الأدلة على أن الضوء الطبيعي الكامل الطيف يؤثر على الأيض.

و في مجموعة أخرى من التجارب ، أثار الباحثون الفئران مع جينات Opn3 سليمة تحت الأضواء التي تفتقر إلى أطوال موجات الضوء الأزرق المحددة التي تحفز عادة OPN3. و يشير مؤلفو الدراسة إلى هذا على أنه ظروف الإضاءة "بدون الضوء الأزرق"   "minus blue" lighting conditions .

و مثل الفئران التي تفتقر إلى Opn3 ، لم تستجيب الفئران التي نشأت في ظروف الإضاءة "بدون الضوء الأزرق" لدرجات الحرارة الباردة، و كانت درجات الحرارة الأساسية منخفضة عندما تكون في ظروف البرد. إذ كان لديها أيضاً شحوم أكبر، و لم تفقد الوزن عند الصيام.

و بشكلٍ عام ، استخدمت الحيوانات بدون Opn3 طاقة أقل، و استهلكت كميات أقل من الطعام و الماء. و على الرغم من كونها نشطة مثل الفئران العادية ، إلا أنها صرفت (استهلكت) طاقة أقل، و حصلت -في نفس الوقت- على مستويات أعلى من الدهون.

و باختصار ، خلص مؤلفو الدراسة إلى أن ضوء الشمس ضروري لاستقلاب الطاقة بشكلٍ صحيٍ.

نظرة إلى الأمام

على الرغم من أن العلماء أجروا هذه الدراسة على الفئران ، إلا أنهم يعتقدون أن هناك آلية مماثلة ربما تكون موجودة عند البشر. و بالطبع ، سوف يحتاجون إلى إجراء المزيد من الأبحاث لاستكشاف ما إذا كان هذا هو الحال أم لا. 

يقول الباحثون:

"إذا كان مسار الخلايا الشحمية OPN3 الخفيف موجوداً عند البشر ، فمن المحتمل أن تكون هناك آثار واسعة على صحة الإنسان.

فأسلوب حياتنا الحديثة يعرضنا لأطياف الإضاءة غير الطبيعية ، و كذلك التعرض للضوء في الليل، ظروف العمل الليلي ، و اختلافات التوقيت ، كل ذلك يؤدي إلى اضطراب عمليات الأيض. "

و على الرغم من أن العلماء في بداية هذا الخط من البحث ، فإن مؤلفي الدراسة يفترضون أن "التحفيز غير الكافي لمسار الخلايا الشحمية الخفيفة OPN3 هو جزء من تفسير لانتشار تحرير الأيض في الدول الصناعية حيث أصبحت الإضاءة غير الطبيعية هي القاعدة. "

و إذا نظرنا إلى أبعد من ذلك في المستقبل – مع افتراض أن الباحثين الآخرين يمكنهم تكرار هذه النتائج - فقد يصف الأطباء ذات يوم "العلاج بالضوء" للأشخاص المعرضين لخطر الإصابة بـ متلازمة الأيض.

المصدر