وفي جهد بحثي عالمي، اكتشف العلماء وجود صلة بين مشاكل التمثيل الغذائي في الدماغ والعديد من الاضطرابات العصبية والتنكسية العصبية، من مرض التوحد إلى مرض الزهايمر.
وعلى الرغم من تنوع الأعراض، فإن هذه الحالات – بالإضافة إلى الاكتئاب والصرع والفصام والإعاقة الذهنية والاضطراب ثنائي القطب – تنطوي جميعها على ضعف إدراكي واضطراب عقلي. غالبا ما يتشاركون تشير السمات الوراثية أو الأيضية إلى أساس بيولوجي مشترك.
وقد حدد تعاون شامل بين الاتحاد الدولي لمشروع الرقم الهيدروجيني للدماغ، والذي ضم 131 عالمًا من 105 مختبرات في سبعة بلدان، التغيرات في حموضة الدماغ ومستويات اللاكتات في الحيوانات كعلامات رئيسية لهذا الاضطراب الأيضي.
“نحن وقد ثبت من قبل وقال الفريق: “مثل هذه التغييرات شائعة في خمسة نماذج من الفئران مصابة بالفصام والاضطراب ثنائي القطب والتوحد”. الكتابة في ورقة منشورة.
“ومع ذلك، لا تزال هناك أبحاث محدودة حول هذه الظاهرة في النماذج الحيوانية، مما يجعل عموميتها عبر النماذج الحيوانية الأخرى للأمراض غير مؤكدة.”
يمكن أن تؤدي النتائج التي توصلوا إليها إلى طرق جديدة لتشخيص وعلاج هذه الاضطرابات المعقدة التي تؤثر على جزء كبير من سكان العالم.
“قد يكون هذا البحث خطوة نحو تحديد الأهداف العلاجية المشتركة في مختلف الاضطرابات العصبية والنفسية.” هو يقول ماسايوكي ماتسوشيتا هو عالم فيزيولوجي جزيئي وخلوي بجامعة ريوكيوس في اليابان.
قد تحدث تغييرات اللاكتات تأثير التواصل على الخلايا العصبية عن طريق تعطيل التوازن الوظيفي بين شبكات الدماغ المثيرة والمثبطة. يمكن أن تؤدي زيادة مستويات اللاكتات في الدماغ إلى خفض درجة الحموضة وتشير الأدلة سمة أخرى مشتركة في معظم الاضطرابات التي تمت دراستها هنا.
من خلال فحص عينات الدماغ بالكامل من عدة نماذج حيوانية، بما في ذلك الفئران والجرذان والكتاكيت، المعدلة وراثيا لتقليد مختلف الأمراض العصبية والنفسية والتنكس العصبي، وجد الفريق تغيرات ثابتة في درجة الحموضة في الدماغ ومستويات اللاكتات.
“هذه هي أول وأكبر دراسة منهجية لتقييم درجة الحموضة في الدماغ ومستويات اللاكتات في مجموعة من النماذج الحيوانية للاضطرابات العصبية والنفسية والتنكس العصبي.” هو يقول المؤلف الأول هيديو هاكيهارا هو عالم سريري في جامعة فوجيتا الصحية في اليابان.
والجدير بالذكر أن حوالي 30 بالمائة 2,294 أظهرت الحيوانات التي تمت دراستها تغيرات كبيرة في مستويات الرقم الهيدروجيني واللاكتات في 109 عينات مختلفة. وهذا يشير إلى أن هذه الاضطرابات شائعة في العديد من الحالات العصبية والنفسية.
تُظهر النماذج الحيوانية للاكتئاب الناجم عن الإجهاد أو مرض السكري أو التهاب القولون – والتي تؤدي جميعها إلى زيادة خطر الإصابة بالاكتئاب – نمطًا ثابتًا من درجة الحموضة في الدماغ وزيادة مستويات اللاكتات.
يشير هذا إلى أن العوامل الوراثية أو البيئية المختلفة التي قد تحفز هذه الاختلافات، مثل الالتهاب، قد تؤثر على استقلاب الدماغ وتساهم في تطور الحالات العصبية والنفسية.
وقد لوحظت مجموعة متنوعة من الاستجابات في نماذج التوحد، حيث أظهر البعض زيادة في الرقم الهيدروجيني وانخفاضًا في مستويات اللاكتات، بينما أظهر البعض الآخر النمط المعاكس. يشير هذا إلى أنه قد تكون هناك مجموعات فرعية مختلفة التشوهات الأيضية لدى الأفراد المصابين باضطرابات طيف التوحد.
وفي الاختبارات السلوكية، لاحظ الفريق وجود علاقة قوية بين مستويات اللاكتات العالية وضعف أداء الذاكرة العاملة، والتي يقولون إنها تشير إلى أن الاختلالات الأيضية قد تؤثر بشكل مباشر على القدرات المعرفية في مختلف الاضطرابات العصبية والنفسية.
خلل في الميتوكوندريا يرتبط بالعديد من الاضطرابات النفسية العصبية وغالبًا ما يظهر مع عجز الذاكرة العاملة كأعراض شائعة. خلل الميتوكوندريا في الخلايا العصبية قد يحدث انخفاض استهلاك اللاكتات بالنسبة لإنتاج الطاقة، فإن تراكمها يمكن أن يؤدي إلى ضعف وظائف التعلم والذاكرة.
لكن إنتاج اللاكتات موجود ضروري لتكوين الذاكرة أيضا، قد تساهم الجرعات المنخفضة في الخلل الوظيفي.
وبشكل عام، خلص الباحثون إلى أن نتائجهم تشير إلى أن التغيرات في درجة الحموضة في الدماغ ومستويات اللاكتات، على الرغم من أن التغييرات تساهم في فائدة يمكن أن تكون بمثابة مؤشرات حيوية للاضطرابات العصبية والنفسية المصاحبة للضعف الإدراكي.
وقال مياجاوا: “ستركز الدراسات المستقبلية على إيجاد استراتيجيات علاجية فعالة عبر نماذج حيوانية مختلفة مع تغيرات في درجة الحموضة في الدماغ”. هو يقول.
“سيساهم هذا بشكل كبير في تطوير علاجات مناسبة لمجموعات فرعية من المرضى تتميز بتغيرات محددة في استقلاب طاقة الدماغ.”
نشرت في الأطروحة eLife.
