راز ژنتیکی کرم‌های ابریشم برای عمر طولانی‌تر؛ کشفی که انسان‌ها هم در آن سهیم‌اند

دانشمندان به کشفی شگفت‌انگیز دست یافته‌اند: کرم‌های ابریشم، لاروهای پروانه‌ای به نام بومبیکس موری (Bombyx mori)، یک راز ژنتیکی مهم برای عمر طولانی‌تر در خود پنهان کرده‌اند؛ رازی که انسان‌ها نیز نسخه‌ای از آن را دارند. بر اساس پژوهشی جدید، سطح بالاتر یک کوآنزیم متابولیک به نام نیکوتین‌آمید آدنین دی‌نوکلئوتید (Nicotinamide adenine dinucleotide – NAD+) نقش کلیدی در افزایش طول عمر این حشرات دارد.

کرم ابریشم؛ از سینمای ترسناک تا تیترهای علمی

کرم‌های ابریشم معمولاً دست‌کم گرفته می‌شوند. این موجودات اخیراً حتی در فیلم ترسناک «The Ugly Stepsister» هم ظاهر شدند؛ جایی که لاروها تمام شب ابریشم می‌تنند تا یک لباس مجلسی آبی و درخشان بسازند؛ صحنه‌ای که شاید از جادوی پری مهربان واقع‌گرایانه‌تر، اما قطعاً ترسناک‌تر است. حالا اما این موجودات نه به‌خاطر سینما، بلکه به دلیل «اسرار ضدپیری» خود خبرساز شده‌اند.

کشف دانشمندان چینی: NAD+ بیشتر، عمر طولانی‌تر

پژوهشگران دانشگاه ساوت‌وست (Southwest University) در چونگ‌کینگ چین (Chongqing, China) با مقایسه سویه‌های مختلف کرم ابریشم دریافتند لاروهایی که سطح بالاتری از NAD+ دارند، عمر طولانی‌تری نیز تجربه می‌کنند. علاوه بر این، این کرم‌ها بیان ژن BmNmnat1 بالاتری داشتند؛ ژنی که برای سنتز NAD+ حیاتی است.

آنزیم NAD+ در فرایندهای حیاتی متعددی نقش دارد، از جمله:

• ترمیم DNA
• تولید میتوکندری
• سنتز منبع انرژی سلولی ATP
• محافظت از نورون‌ها
• ایجاد تعادل در استرس اکسیداتیو

مجموع این عملکردها باعث افزایش طول عمر و بهبود سلامت در فرایند پیری می‌شود.

کرم ابریشم به‌عنوان یک مدل جدید علمی

پژوهشگران در مقاله‌ای که به‌تازگی در مجله «Insect Science» منتشر شده، اعلام کردند: «در حالی که نقش متابولیسم NAD+ در پیری پستانداران به‌خوبی بررسی شده، اهمیت آن در سیستم‌های بی‌مهره کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این پژوهش، ما کرم ابریشم (Bombyx mori) را به‌عنوان یک مدل جدید برای بررسی تنظیم طول عمر وابسته به NAD+ معرفی می‌کنیم.»

شباهت‌های ژنتیکی غیرمنتظره با انسان

شباهت‌های ژنتیکی غیرمنتظره میان کرم‌های ابریشم و انسان باعث افزایش علاقه پژوهشگران به این موجودات شده است. آزمایش‌های پیشین نشان داده بود که می‌توان عمر کرم‌های ابریشم را با آنتی‌اکسیدان رزوراترول (Resveratrol) و انتقال‌دهنده عصبی گابا (GABA) افزایش داد. با این حال، تاکنون پژوهش‌های اندکی درباره ارتباط مستقیم NAD+ و پیری در این حشرات انجام شده بود.

NAD+ از طریق سه مسیر متابولیکی مختلف ساخته می‌شود که همگی در نهایت به کاتالیزورهایی به نام NMNATs (مانند NMNAT1) می‌رسند. این آنزیم‌ها پیش‌ساز نیکوتینیک اسید مونو نوکلئوتید (Nicotinic acid mononucleotide – NAMN) را به NAD+ تبدیل می‌کنند. تغییرات NAD+ مرتبط با پیری تحت تأثیر NMNAT1 و سایر آنزیم‌ها قرار دارد.

نقش کلیدی ژن BmNmnat1 در مراحل مختلف زندگی

در سویه‌هایی از کرم ابریشم که عمر طولانی‌تری داشتند، سطح NAD+ و بیان ژن BmNmnat1 به‌طور قابل توجهی بالاتر بود. این ژن در تمام بافت‌ها و مراحل زندگی فعال است، اما بیشترین بیان آن در مراحل پایانی شفیرگی و اوایل بزرگسالی، به‌ویژه در نای (Trachea)، اپیدرم (Epidermis) و روده میانی (Midgut) مشاهده شد.

دانشمندان معتقدند BmNmnat1 یا باعث نوسانات سطح NAD+ در روند پیری می‌شود یا به این تغییرات پاسخ می‌دهد.

ویتامین B3 و بازیابی سلولی

یکی از پیش‌سازهای NAD+ به نام NA (Nicotinic Acid)، که شکلی از ویتامین B3 (Vitamin B3) است، تأثیر چشمگیری بر سطح NAD+ داشت. زمانی که کرم‌های ابریشم با عامل القاکننده پیری دی-گال (D-Galactose – D-Gal) تزریق شدند، درمان بعدی با NA باعث بازیابی تکثیر سلولی شد.

آیا NA می‌تواند پیری را معکوس کند؟

این نتایج پژوهشگران را به این سوال رساند که آیا مصرف خوراکی NA به‌عنوان مکمل غذایی می‌تواند پیری را معکوس کند یا خیر. وقتی کرم‌های ابریشم با برگ‌های غنی‌شده از NA تغذیه شدند، تفاوت محسوسی در رشد آن‌ها دیده نشد؛ اما پروانه‌های بالغی که در دوران لاروی NA بیشتری مصرف کرده بودند، عمر طولانی‌تری داشتند.

همچنین اثرات آنتی‌اکسیدانی واضحی مشاهده شد:

• افزایش NA → افزایش NAD+
• کاهش گونه‌های فعال اکسیژن (Reactive Oxygen Species – ROS)
• کاهش استرس اکسیداتیو

علاوه بر این، NA بیان ژن BmNmnat1 را افزایش داد و در نتیجه سنتز NAD+ بیشتر شد.

حذف ژن، کاهش عمر

در مقابل، حذف یا غیرفعال‌سازی ژن BmNmnat1 نتایج بسیار منفی داشت. این کار باعث بروز جهش‌ها و مرگ در کرم‌هایی شد که هنوز از تخم خارج نشده بودند و آن‌هایی هم که موفق به خروج از تخم شدند، عمر بسیار کوتاه‌تری داشتند. این یافته نشان می‌دهد BmNmnat1 نه‌تنها برای طول عمر، بلکه برای رشد اولیه نیز حیاتی است.

پژوهشگران در پایان اعلام کردند: «از طریق دستکاری ژنتیکی و مداخلات متابولیکی، پاسخ‌های فیزیولوژیکی ناشی از نوسانات سطح NAD+ را تأیید کردیم و NA را به‌عنوان یک مداخله مؤثر برای به‌تأخیر انداختن پیری معرفی نمودیم.»

شاید کرم‌های ابریشم قرار نباشد به‌زودی برای یک جشن سلطنتی لباس جادویی بسازند، اما آن‌ها با نشان دادن مسیرهای زیستی کند کردن پیری، نوعی جادوی واقعی را به دانشمندان هدیه داده‌اند؛ جادویی که می‌تواند در آینده به درک بهتر پیری در انسان نیز منجر شود.