مغزهای پیر برای بازیافت پروتئین های سیناپسی تلاش می کنند

با افزایش سن، ما شروع به از دست دادن ارتباطاتی می کنیم که مغز ما را سیم کشی می کند – و عصب شناسان مطمئن نیستند که چرا.

با این حال، به طور فزاینده‌ای واضح است که از دست دادن سیناپس‌ها – ایستگاه‌های رله انعطاف‌پذیر و تطبیقی ​​که برای توانایی مغز ما برای فکر کردن، یادگیری و به خاطر سپردن مرکزیت دارد – در افزایش زوال شناختی و زوال عقل در سنین بالا نقش اساسی دارد.

اکنون، محققان با حمایت نایت ابتکار برای انعطاف‌پذیری مغز، سرنخ‌هایی را کشف کرده‌اند که ممکن است از دست دادن سیناپس را به یکی دیگر از نشانه‌های بارز پیری مغز مرتبط کند: کاهش توانایی سلول‌های مغز برای شکستن و بازیافت پروتئین‌های آسیب‌دیده.

منتشر شده در 21 ژانویه 2026، در طبیعتاین مطالعه نشان می‌دهد که پروتئین‌های سیناپسی به‌ویژه در برابر این مشکل مربوط به دفع زباله‌های مرتبط با افزایش سن حساس هستند: در سنین بالا، پروتئین‌های سیناپسی بسیار کندتر تجزیه می‌شوند، احتمال بیشتری وجود دارد که در توده‌های درهم پروتئین مشخصه بیماری‌های عصبی انباشته شوند و احتمال بیشتری وجود دارد که راه خود را به میکروگلیاها باز کنند و سلول‌های ایمنی آسیب دیده را از بین ببرند.

ایان گولدنر، نویسنده ارشد این مطالعه، استاد بخش علوم اعصاب و عصب‌شناسی در دانشگاه استنفورددین، گفت: این یافته‌ها جدیدترین یافته‌ها از یک سری اکتشافات هستند که نشان می‌دهند پیوندهای جدیدی بین سیستم‌های مدیریت ضایعات مغز، میکروگلیا و تخریب عصبی وجود دارد و می‌توانند بینش‌های جدیدی در مورد پیری مغز انسان و تخریب عصبی ارائه دهند.

به گفته گلابی گلابی، این می‌تواند عملکرد شناختی و تراکم سیناپس‌ها را هر دو در پیری مغز انسان کاهش دهد. همچنین می‌بینیم که میکروگلیا با افزایش سن دچار اختلال عملکرد بیشتر می‌شود. تونی ویس-کورای، مدیر تاب آوری مغز، پروفسور DH Chen در عصب شناسی و علوم عصبی در پزشکی استنفورد و نویسنده ارشد این مطالعه.

ابزارهای جدید برای کاوش پروتئین ها

نتایج جدید از یک پروژه گسترده‌تر با هدف درک چرخه زندگی پروتئین‌های عصبی و چگونگی تغییر آن با افزایش سن، که بخشی از همکاری با Carolyn Bertozzi، مدیر خانواده Baker از Sarafan ChEM-H و پروفسور Anne T. و Robert M. Bass در دانشکده علوم انسانی و علوم استنفورد است، پدیدار شد.

گولدنر و تیم با استفاده از پروتئین‌های ردیابی مهندسی شده با الهام از کار برتوزی برنده جایزه نوبل در مورد شیمی دو ضلعی، یک فرآیند برچسب‌گذاری دو مرحله‌ای را توسعه دادند.

اول، آنها آنزیمی را اصلاح ژنتیکی کردند که به افزودن یک اسید آمینه، یک واحد سازنده پروتئین، به پروتئین ها در حین ساخت کمک می کند. دوم، آنها آمینو اسید جدیدی ایجاد کردند که در طبیعت یافت نمی‌شود، با یک برچسب خاص. آنزیم اصلاح‌شده طوری طراحی شده است که فقط به آن اسید آمینه برچسب‌گذاری شده متصل شود، سپس آن را به پروتئین‌های تازه ساخته شده منتقل کند و در نتیجه آنها را برچسب‌گذاری کند.

این تیم از این فرآیند برای اندازه‌گیری طول عمر پروتئین‌های عصبی استفاده کردند و پرسیدند پروتئین‌های جدید معمولاً چه مدت در مغز باقی می‌مانند قبل از تجزیه و بازیافت برای قطعات.

محققان همچنین می‌توانند بپرسند که این چرخه‌های زندگی پروتئینی چگونه ممکن است در مراحل مختلف طول عمر موش تغییر کند: در بزرگسالی جوان (چهار هفته)، میانسالی (12 ماهگی)، و سالمندی (24 ماه).

آنها کشف کردند که در مقایسه با موش‌های جوان و میانسال، موش‌های پیر به طور متوسط ​​دو برابر بیشتر طول می‌کشند تا پروتئین‌ها را برای بازیافت تجزیه کنند – نشانه‌ای از این که سیستم‌های متعادل کننده پروتئین در حال کاهش قابل توجهی هستند.

این تیم تحقیقاتی دریافتند پروتئین‌ها همچنین در موش‌های مسن‌تر احتمال بیشتری دارد که در توده‌های پلاک مانند جمع شوند، که می‌تواند با تجمع چنین زباله‌های سلولی در بسیاری از اختلالات عصبی مرتبط باشد.

گولدنر این فرضیه را مطرح کرد که این دو یافته ممکن است به هم مرتبط باشند: شاید بازیافت پروتئین ها زمان زیادی طول بکشد، دقیقاً به این دلیل که آنها به شکلی در می آیند که جویدن و دفع آنها سخت تر است.

پیوند سیناپسی

این تحقیق همچنین این سوال را روشن کرد که چرا سیناپس ها جزو اولین قربانیان اختلالات عصبی هستند.

این مطالعه نشان داد که – به دلایلی که هنوز مشخص نشده است – احتمال اینکه پروتئین های سیناپسی در سنین بالا به کندی تجزیه شوند نسبت به سایر پروتئین های عصبی بیشتر است. و این پروتئین‌های سیناپسی طولانی‌مدت نیز بیشتر از سایر پروتئین‌ها به میکروگلیا سرازیر می‌شوند، که تصور می‌شود نقش آن در هرس سیناپس یکی از مقدمه‌های کلیدی بیماری آلزایمر و تخریب عصبی است.

در داخل میکروگلیا، بسیاری از پروتئین‌های سیناپسی در لیزوزوم‌ها، ماشین‌های درون سلول‌هایی که پروتئین‌ها و سایر مواد را تجزیه می‌کنند، زخم می‌شوند.

این با روند رو به رشدی از کار که اختلال عملکرد لیزوزوم را با بیماری های عصبی مرتبط می کند، سازگار است. (تیم با آزمایشگاه مونتر ابو رمیله، محقق موسسه Sarafan ChEM-H و استادیار مهندسی شیمی در دانشکده مهندسی و ژنتیک در دانشکده پزشکی، در این جنبه از تحقیقات جدید همکاری کردند.)

در مجموع، این یافته‌ها ممکن است به این دیدگاه در حال ظهور کمک کند که بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی ارتباط نزدیکی با عدم مدیریت ضایعات در مغز دارند: وقتی سلول‌ها دیگر نمی‌توانند پروتئین‌های آسیب‌دیده را به طور موثر تجزیه کنند، پروتئین‌ها انبوه زباله‌هایی را تشکیل می‌دهند که در نورون‌ها و میکروگلیا تجمع می‌کنند و به طور بالقوه عملکرد مناسب آنها را مختل می‌کنند.

یک سوال باز این است که چرا به نظر می رسد پروتئین های سیناپسی به ویژه در برابر این تجزیه حساس هستند و آیا این به توضیح اینکه چرا سیناپس ها جزو اولین قربانیان بیماری های عصبی هستند کمک می کند.

گولدنر گفت: «ما قصد نداشتیم به طور خاص سیناپس را بفهمیم، بلکه مکانیسم‌هایی را که در پس کاهش سلامت عمومی و عملکرد نورون‌ها با افزایش سن وجود دارد، در نظر گرفتیم. ما اتفاقاً به پروتئین های سیناپسی رسیدیم که به ویژه در برابر تجزیه و تجمع کند آسیب پذیر هستند.

گلدنر گفت: سوال دیگری برای تحقیقات آینده این است که تعیین کنیم پروتئین های عصبی آسیب دیده چه تاثیری بر عملکرد و سلامت میکروگلیال دارند و – از آنجایی که میکروگلیا نقش مهمی در هرس سیناپس هایی دارد که آسیب دیده اند یا دیگر مورد نیاز نیستند – چه پیامدهایی ممکن است برای از دست دادن سیناپس و زوال شناختی باشد.

این مطالعه همچنین ممکن است پایه‌هایی را برای چیزی مرتبط بالینی فوری‌تر ایجاد کند: استفاده از روش برچسب‌گذاری آنها برای ردیابی پروتئین‌های عصبی در حین حرکت آنها به خارج از مغز، و هنگامی که بازیافت پروتئین شروع به اشتباه می‌کند، یک علامت هشدار دهنده ارزشمند ارائه می‌دهد.

گولدنر گفت: «اگر بتوانیم از سیستم خود برای مطالعه پروتئین‌های مشتق شده از نورون در خون در طول پیری و بیماری استفاده کنیم، به طور بالقوه می‌توانیم نشانگرهای زیستی جدیدی را برای سلامت مغز شناسایی کنیم.