محطة كهرباء في المدينة تعمل حتى الإجهاد، لكن المدينة لا تعلم بذلك بعد. في بيوتها يشتعل النور، وفي شوارعها ضجيج، ولا يلاحظ إلا المهندسون أن التوربينات تدور أبطأ، وأن الجهد يهبط في الأسلاك. هكذا يبدو الدماغ المتقدم في العمر: الخلايا العصبية حية، لكن محطاتها الداخلية، أي الميتوكوندريا، تفقد قدرتها بالفعل.
أخذ العلماء فئراناً تحمل جيناً معيباً يسرّع تقصّر التيلوميرات، وهي القبعات الواقية عند أطراف الكروموسومات. وبحلول الشهر الخامس انخفض في الحُصين (hippocampus)، منطقة الذاكرة، نشاط معقدات التنفس في الميتوكوندريا بنحو 20%. الأمر أشبه بأن تنتج محطة الكهرباء طاقة أقل بخُمس قدرها، ومع ذلك تستمر المدينة في العمل.
فلماذا لا تموت الخلايا العصبية فوراً؟ لأن لديها احتياطياً. تتراكم في الميتوكوندريا الأضرار، وتنتج جزيئات أكثر عدوانية، وهي الأنواع الأكسجينية التفاعلية، لكن الخلايا ما زالت صامدة. وفي مناطق محددة فقط، مثل تحت الثفن (subiculum)، ينخفض عدد الخلايا العصبية بنسبة قليلة في المئة. أما العجز في الطاقة فيأتي لاحقاً: ففي فئران عمرها تسعة أشهر يهبط مستوى الأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP)، العملة الطاقية الرئيسية للخلية.
كان من غير الواضح سابقاً كيف تؤثر شيخوخة التيلوميرات في طاقة الخلايا العصبية، ولماذا يصبح الدماغ عرضة للخطر قبل موت الخلايا بوقت طويل. والآن يتضح أن الخلل الوظيفي للميتوكوندريا ينشأ أولاً، أما الجوع الطاقي وفقدان الخلايا العصبية فيتطوران لاحقاً وفي مناطق محددة فقط. الأمر أشبه بأن تعمل محطة الكهرباء أولاً بتقطع، ثم ينطفئ النور في بعض الأحياء.
ويمكن اليوم استخدام هذه البيانات للبحث عن مؤشرات حيوية مبكرة لشيخوخة الدماغ، ولاختبار أدوية تدعم الميتوكوندريا. وإذا نجحنا في إيجاد طريقة لتحفيز الآليات التعويضية التي تحافظ على مستوى الأدينوسين ثلاثي الفوسفات في الفئران الصغيرة، فربما نتعلم تأخير أزمة الطاقة في الدماغ المتقدم في العمر. وحينها ستظل المدينة التي نسميها الدماغ مضيئة لفترة أطول.
لا يشكّل الدماغ سوى نحو 2% من كتلة الجسم، لكنه يستهلك قرابة 20% من إجمالي الأكسجين. وانخفاض نشاط الميتوكوندريا بنسبة 20% في عضو كهذا يعادل نقصًا خفيفًا في الأكسجين.
لم يُنشر على arXiv. هنا صفحته وملف PDF والصياغة الشكلية: يمكنك التحقق بنفسك، لا مجرد قراءة تحليلنا.