أداة جديدة لتقدير “عمرك” المناعي ، وتتنبأ بخطر الإصابة بالأمراض

بالعربي/ أداة جديدة تقيس درجة الالتهاب المزمن في جسم الإنسان لتحديد “العمر المناعي” ؛ يشير هذا الرقم إلى متى وما إذا كان هذا الشخص سيصبح ضعيفًا أو سيصاب بأمراض القلب في وقت لاحق من حياته ، حسبما أفاد العلماء.  

تستخدم الأداة ، المسماة iAge ، نوعًا من الذكاء الاصطناعي (AI) يسمى الشبكة العصبية العميقة لتحليل علامات الالتهاب المنقولة بالدم ، وفقًا لدراسة جديدة نُشرت يوم الإثنين (12 يوليو) في العام الماضي في مجلة Nature Aging . تشمل هذه الواسمات بروتينات تسمى السيتوكينات ، والتي تنقل الرسائل بين الخلايا المناعية والخلايا الأخرى في الجسم. باستخدام عينات دم من 1001 شخص ، تتراوح أعمارهم بين 8 و 96 عامًا ، اكتشف الفريق أنماطًا بين علامات الالتهاب المنتشرة هذه والحالات المختلفة المرتبطة بالعمر. 

من بين الخمسين سيتوكينات التي قاموا بتقييمها ، حدد الفريق حفنة يبدو أنها تمتلك التأثير الأقوى على درجة iAge للشخص ؛ على وجه الخصوص ، برز السيتوكين المسمى CXCL9 باعتباره المساهم الأكثر أهمية. عادة ما تعمل المادة على حشد الخلايا المناعية إلى موقع الإصابة ، ولكن من بين المشاركين في الدراسة ، بدأت مستويات CXCL9 في الارتفاع بسرعة في حوالي سن الستين ، في المتوسط. في تجارب المتابعة مع الخلايا في أطباق المختبر ، ربط الفريق ارتفاع السيتوكين المرتبط بالعمر بمشاكل وظيفية في الخلايا البطانية ، وهي المكونات الرئيسية لجدران  الأوعية الدموية.

لكنهم وجدوا أنه ، على الأقل في أطباق المختبر ، “إذا هدمت الجينات [لـ] CXCL9 ، يمكنك استعادة تلك الوظائف” ، مما يساعد الخلايا على الانقباض وبناء شبكات الأوعية الدموية كالمعتاد ، كما قال كبير مؤلفي الدراسة ديفيد فورمان ، مدير من مشروع Stanford 1000 Immunomes ورئيس مركز الذكاء الاصطناعي وعلوم البيانات للشيخوخة في معهد باك لأبحاث الشيخوخة. يشير هذا إلى أنه ، في المستقبل ، يمكن تطوير علاجات طبية لوقف الزيادات المرتبطة بالعمر في CXCL9 ، كما اقترح المؤلفون في تقريرهم.

ومع ذلك ، حتى يفهم العلماء بشكل أفضل المحفزات الأساسية التي تسبب الالتهاب المرتبط بالعمر ، سيكون من الصعب تطوير أدوية تستهدف الالتهاب دون العبث بجهاز المناعة بشكل عام ، كما قال الخبراء لـ Live Science.

 ربط النقاط بين الالتهاب والشيخوخة 

تنبثق الدراسة الجديدة من مشروع Stanford 1000 Immunomes Project (1KIP) ، وهو محاولة لفهم كيف تتغير إشارات الالتهاب المزمن مع تقدم الناس في العمر. جمع العلماء عينات دم من أشخاص من مختلف الأعمار بين عامي 2009 و 2016 ، ثم أجروا تلك العينات من خلال مجموعة من الاختبارات ، وتقييم مستويات السيتوكين ، وتنشيط الجينات والاستجابات المناعية في الخلايا التي تم جمعها.

وقال فورمان إنه من خلال هذه الإجراءات ، كان الفريق يأمل في تحديد أجزاء الجهاز المناعي التي تساهم في الالتهاب المستمر منخفض الدرجة الذي يظهر مع تقدمنا ​​في العمر. تم ربط هذا الالتهاب المزمن بأمراض مختلفة ، من السرطان إلى الزهايمر ، ومرتبطًا بعلامات الشيخوخة ، بما في ذلك زيادة الشيخوخة الخلوية ، حيث تتوقف الخلايا عن العمل وتتكاثر ، وبدلاً من ذلك تطلق جرس إنذار للخلايا المناعية. 

قال د. لويجي فيروتشي ، المدير العلمي للمعهد الوطني للشيخوخة التابع للمعاهد الوطنية للصحة ، والذي لم يشارك في الدراسة. تتخذ الدراسة الجديدة “خطوة إلى الأمام” باستخدام الذكاء الاصطناعي للتنقيب في جبال البيانات التي تم جمعها من المشاركين في برنامج 1KIP ، وبالتالي تحديد السيتوكينات المحددة التي قد تلعب أدوارًا رئيسية في الشيخوخة ، كما قال فيروتشي لـ Live Science في رسالة بريد إلكتروني.

أضافت فيروتشي: “لا أوافق على أن هذا مقياس للشيخوخة المناعية” ، لأن iAge لا يمكنه التنبؤ بمدى استجابة جهاز المناعة لدى شخص ما للتلقيح أو العدوى. لكنه قال إن الأداة يمكن أن تظل مفيدة كمؤشر لتتبع الشيخوخة البيولوجية من حيث صلتها بالالتهاب.

بمجرد قيام الشبكة العصبية العميقة بإنشاء iAge لكل مشارك ، أراد الفريق معرفة مدى دقة المقياس في عكس الحالة الصحية للأشخاص. في الأساس ، وجدت المجموعة أنه في المشاركين الذين يبلغون من العمر 60 عامًا أو أكثر ، ترتبط الأعمار الأعلى بخطر الإصابة بحالتين مزمنتين أو أكثر في وقت واحد. (تزداد احتمالات تشخيص حالتين مزمنتين على الأقل بشكل ملحوظ مع تقدم العمر ، مما يؤثر على ما يقدر بـ 95٪ من الرعاية الأولية للأشخاص الذين تبلغ أعمارهم 65 عامًا أو أكثر ، وفقًا لتقرير صدر عام 2016 في مجلة الأمراض المتعددة والأمراض المصاحبة ).

قام الفريق أيضًا بإعادة النظر في حوالي 30 مشاركًا تبلغ أعمارهم 65 عامًا أو أكثر تم سحب دمائهم في عام 2010 ؛ في عام 2017 ، طلب الباحثون من هؤلاء المشاركين أنفسهم إكمال استبيان حول قدرتهم على العيش بشكل مستقل ، وسؤالهم عما إذا كانوا بحاجة إلى مساعدة في ارتداء الملابس أو التنقل في منازلهم ، على سبيل المثال. قاموا أيضًا بقياس مدى سرعة قيام المشاركين بالوقوف من الكرسي والمشي عبر الغرفة.

ساعد هذا الباحثين في قياس الضعف ، وهي حالة تتميز بالتعب وبطء المشي وضعف التوازن والضعف وفقدان العضلات التي تظهر غالبًا في سن الشيخوخة. في النهاية ، تنبأت نتائج iAge للأفراد بمدى ضعفهم بعد سبع سنوات من جمع عينات الدم لعام 2010 ، وفعلت ذلك بدقة أكبر من الأعمار الزمنية وحدها.

قالت إميلي جولدبيرج ، الأستاذة المساعدة التي تدرس الالتهاب المرتبط بالعمر في جامعة كاليفورنيا ، سان فرانسيسكو ، والتي لم تشارك في دراسة. لا تزال القدرة التنبؤية لـ iAge بحاجة إلى التحقق منها في مجموعات كبيرة ومتنوعة من الناس ، “لكن هذا يحمل القدرة على التنبؤ بالنتائج الصحية في الوقت المناسب للأشخاص لتعديل سلوكياتهم للوقاية من الأمراض المزمنة المرتبطة بالعمر ،” قال غولدبرغ لـ Live Science في بريد الكتروني.

بعد اختبار الضعف ، أراد الفريق التركيز على الأفراد الذين تقدموا في العمر بشكل استثنائي ، وتجاوزوا سن المائة. وقاموا بفحص الدم من مجموعة مكونة من 37 فردًا في إيطاليا ، كان 18 منهم من المعمرين في وقت أخذ عينات الدم. قارن الباحثون هؤلاء المعمرين – بالإضافة إلى واحد يبلغ من العمر 99 عامًا – بـ 18 شخصًا تتراوح أعمارهم بين 50 و 79 عامًا ، وقاموا بتقييم كيف تتوافق أعمارهم مع أعمارهم. ما يقرب من 70 ٪ من المجموعة الأكبر سنًا كان لديهم iAge أقل من المتوسط ​​مقارنة بأعمارهم الحقيقية ، في حين أن حوالي 23 ٪ فقط من المجموعة الأصغر كان لديهم نفس العمر.

وأشار المؤلفون إلى أن هذا يشير إلى أنه في حين أن درجات iAge العالية تتنبأ بالضعف والمرض المزمن ، فإن الدرجات المنخفضة قد تنبئ بالشيخوخة الصحية. على الرغم من أن حوالي 30٪ من المعمرين لم يكونوا يعانون من انخفاض في الأعمار بشكل غير عادي ، فمن المحتمل ألا يكون الالتهاب هو العامل الوحيد المؤثر.

‘يلعب بالنار’

للبدء في معرفة سبب توقع درجات المناعة بالتدهور المرتبط بالعمر ، بدأ الفريق في تحليل كيفية مساهمة السيتوكينات الفردية في النتيجة الإجمالية ؛ مرة أخرى ، وجدوا أن CXCL9 برز باعتباره مفتاح iAge-booster. تم ربط نفس السيتوكين بشيخوخة القلب والأوعية الدموية في الماضي ، لذلك شرع الباحثون في فهم المزيد. 

قاموا أولاً بتجنيد حوالي 100 من البالغين الأصحاء ، الذين تتراوح أعمارهم بين 25 و 90 عامًا ، وقاموا بتقييم كل من مستويات CXCL9 وصحة القلب والأوعية الدموية. كما هو الحال في مجموعة الدراسة الرئيسية ، يبدو أن مستويات CXCL9 هي المحرك الرئيسي للالتهاب المرتبط بالعمر في هذه المجموعة الأصغر ، وعلى وجه الخصوص ، تم ربط السيتوكين بعلامات تدهور القلب والأوعية الدموية ، مثل سماكة جدران البطين الأيسر وتصلب الشرايين ، والتي يمكن أن تزيد من خطر الإصابة بالنوبات القلبية.  

في هذه المرحلة ، توجه الباحثون إلى المختبر لمعرفة كيف يمكن أن تؤدي مستويات CXCL9 المرتفعة إلى إحداث هذه التأثيرات. وجد الفريق أن السيتوكين يقوم بتشغيل الجينات المرتبطة بالالتهابات في الخلايا البطانية التي تبطن الأوعية الدموية ، بينما يوقف الجينات المشاركة في انقسام الخلايا. قال فورمان: “هذا توقيع لشيخوخة الخلية”. أثناء دفع الخلايا إلى الشيخوخة ، جعل السيتوكين الخلايا أقل قدرة على التقلص أو التمدد أو بناء قنوات الأوعية الدموية الدقيقة. على العكس من ذلك ، فإن تثبيط إنتاج CXCL9 سمح للخلايا بالعمل بشكل طبيعي مرة أخرى.

من الناحية النظرية ، يلمح هذا إلى وسيلة للعلاج ضد الالتهاب المرتبط بـ CXCL9 ، على الرغم من أن المحفزات التي ترسل CXCL9 للارتفاع الصاروخي لا تزال غامضة ، كما قال فورمان. فيما يتعلق بإيجاد علاجات للالتهابات المرتبطة بالعمر ، بشكل عام ، “هذه بداية وليست نهاية” ، كما قال فيروتشي لـ Live Science. وقال إن استنتاج الأسباب الدقيقة للالتهاب أمر مهم لأن العلماء يمكنهم بعد ذلك استهداف تلك الأنظمة المحددة بعناية ، مع ترك باقي جهاز المناعة سليمًا.  

قال آلان كوهين ، الأستاذ المساعد في جامعة شيربروك في كيبيك ، والذي لم يشارك في الدراسة ، إنه على الرغم من أن الذكاء الاصطناعي حدد السيتوكينات التي قد تكون مهمة للالتهابات المرتبطة بالعمر ، إلا أنه لم يقدم أي معلومات حول سبب ارتباط السيتوكينات المحددة بالشيخوخة. نظرًا لأن الجهاز المناعي يعمل كشبكة متعددة المستويات ، حيث يمكن للسيتوكين الفردي أن يطلق سلسلة متتالية من الأحداث ، فإن فهم التغييرات التي تحدث على نطاق الشبكة والتي تؤدي إلى الالتهاب المزمن سيستغرق الكثير من العمل ، على حد قوله. وأضاف أن هذه هي الطريقة الوحيدة لتحديد الحلول التي تبقي الالتهاب المرتبط بالعمر تحت السيطرة ، مع السماح لوظائف المناعة المفيدة بالاستمرار. 

على سبيل المثال ، “العديد من هذه السيتوكينات الالتهابية هي أيضًا مكونات أساسية لآليات دفاع المضيف للحماية من العدوى” ، لاحظ جولدبيرج. “لذلك فإن استهداف هذه العوامل سوف [يتطلب] تحققًا شاملاً للغاية وتخطيطًا دقيقًا.” 

وقال كوهين “نحن نلعب بالنار … لأن الكثير من هذه الجزيئات قد تساعد في بعض الحالات ، وتؤذي حالات أخرى”. “يجب أن نكون حذرين للغاية في التحرك نحو العلاجات حتى نفهم الشبكات بشكل أفضل.”

المصدر/ livescience.comالمترجم/barabic.com