تقييد السُّعرات (الكالوريات) وعلاقته بالشيخوخة

قلل مما تأكله، ولكن تأكد أنك تحصل على كمية كافية من البروتين

والدهن (الدسم) والفيتامينات والمعادن. إذا لهذه الوصفة مفعولاً عجيبًا

في صحة القوارض وطول عمرها.

فيا تُرى هل بإمكانها مساعدة البشر أيضا؟

< R .ويندرتش>

قبل ستين عاما توصل الفهماء في جامعة كورنيل إلى اكتشاف رائع. فبتقييد الجرذان بنظام غذائي ذي ثمنات ضئيلة جدا، تمكن <M .C .ماك كي> وزملاؤه من إطالة المدى الأقصى (الأعظمي) لعمر هذه الحيوانات بنسبة 33%، أي إطالة أعمارها من ثلاث إلى أربع سنوات. ووجدوا فيما بعد حتى الجرذان التي أُلزمت نُظُما غذائية قليلة الثمنات بقيت فتية مدة أطول، كما عانت في أواخر حياتها أمراضا أقل مما عانته مثيلاتها التي أُعطيت طعاما اعتياديا. ومنذ عقد الثلاثينات كان تقييد الثمنات caloric restriction هوالمداخلة الوحيدة التي أظهرت، وعلى نحومقنع، أنها تُبطئ حدوث الهَرم aging لدى القوارض (وهي حيوانات ثديية مثلنا)، وفي المخلوقات التي تمتد من الحيوانات الأَواليّ protozoans وحيدة الخلية حتى الديدان المدورة (حيات البطن) وذباب الفاكهة والأسماك.

ومن الطبيعي حتى تثير القوة الهائلة التي تتمتع بها الطريقة المذكورة سؤالا عما إذا كان بوسعها حتى تُطيل مدة البقاء على قيد الحياة (البُقْيا) واستمرار الصحة الجيدة لدى البشر. إذا هذه المسألة عرضة لنقاش واسع، بيد حتى الحقيقة المتمثلة في نجاح هذه المقارنة لدى عدد كبير من الكائنات الحية لأمر يوحي بأن الإجابة قد تكون بتفاؤل كبير «نعم». وهناك بعض المعلومات الموثوقة المثيرة للاهتمام، المستمدة من دراسات أُجريت على القرود والبشر، تدعم هذه الفكرة أيضا.

وبالطبع، وحتى إذا ما ثبت في النهاية حتى التشدد الصارم في تحديد الثمنات هوينبوع الشباب للبشر، فقد لا يصبح مطلبا شعبيا مطلقا؛ إذ مازال سجلنا التتبّعي عن التزام الحمية الغذائية الشديدة ضعيفًا. ولكن من الممكن تمكن الفهماء يوما ما من كشف وتطوير عقاقير تضبط شهيتنا على المدى الطويل وبشكل آمن، أوتحاكي (تقلد) التأثيرات النافعة لضبط الثمنات في نُسُج (أنسجة) الجسم. وقد تسمح هذه المقاربة الأخيرة للناس بالاستمتاع بالأغذية العادية إلى حد ما، وفي الوقت نفسه الاستمرار في جني ثمار التأثيرات الصحية النافعة الناجمة عن تحديد مدخولهم الغذائي. ويقوم الكثير من المختبرات الآن، بما فيها مختبرنا في جامعة وسكنسن-ماديسون، بالعمل ابتغاء التوصل إلى فهم الأساس الخلوي والجُزَيْئي للكيفية التي يؤخر بها تقييد الثمنات عمليات التشيّخ (التهرم) لدى الحيوانات. وقد تؤدي جهودنا إلى إيجاد بدائل مفيدة تقوم مقام التزام النظام الغذائي الصارم، مع حتى أغلبيتنا هجرز جهودها الأساسية في الوقت الحالي على فهم سيرورة (أوسيرورات) الهرم ذاتها.

في القوارض، الثمنات الأقل هي الأكثر نفعا

لقد أظهرت البحوث، التي أُجريت في مجال تحديد الثمنات، عددا هائلا من الفوائد لدى الحيوانات ـ بشرط ضمان مراقبة الحاجات الغذائية للحيوانات التي تتبع الحمية الغذائية مراقبةً محكمة دقيقة. وفي معظم الدراسات تستهلك حيوانات الاختبار، وهي عادة الفئران أوالجرذان، قدرا من الثمنات يقل عما تستهلكه الحيوانات الضابطة (الشاهدة) بنسبة 30 إلى 50 في المئة، كما حتى وزنها أقل بنسبة 30 إلى 50 في المئة أيضا. ولكنها تحصل في الوقت ذاته على ما يكفي من البروتين والدهن (الدسم) والفيتامينات والمعادن اللازمة كلها للحفاظ على عمل نُسُجها الفعال. وبعبارة أخرى: تُلْزَم هذه الحيوانات اتّباع شكل صارم من الحمية الغذائية الحكيمة الذي تستهلك فيه الحد الأدنى من الثمنات من غير حتى تصاب بسوء التغذية. فإذا ما تمت تلبية الحاجات الغذائية للحيوانات، فلن يقتصر عمل تقييد الثمنات على الزيادة الثابتة في متوسط مدى عمر الأفراد ولكن سيحمل أيضا المدى الأقصى للأعمار ـ أي عمر أطول أعضاء الزمرة بقاء على قيد الحياة. وتعني هذه النتيجة الأخيرة حتى تحديد الثمنات يتدخل ويعبث ببعض جوانب سيرورة الهرم الأساسية. إذا جميع ما من شأنه حتى يمنع الموت المبكر، كذاك الذي يسببه سقم يمكن توقّيه أومعالجته أوذاك الناجم عن حادث طارئ، سيحمل متوسط مدى حياة مجموعة ما. ولكن من الواجب حقا إبطاء سرعة حدوث الشيخوخة حتى يتمكن الأفراد الأشد قدرة على التحمل من تجاوز الحد الأقصى المعروف الآن.

وفضلا عن تغيير مدة البقاء على قيد الحياة (البُقْيا)، فقد استطاعت الحمية الغذائية المنخفضة الثمنات حتى تؤجل عند القوارض حدوث معظم الأمراض الخطرة الشائعة في أواخر الحياة [انظر ما مؤطر في الصفحة اللقاءة]، بما فيها سرطانات الثدي والموثة (البُرُسْتاة) والجهاز المناعي والسبيل المعِدي المعوي. وعلاوة على ذلك، فمن بين نحو300 مقياس للشيخوخة تمت دراستها، عثر حتى نحو90% من القوارض التي حصلت على غذاء مقيد الثمنات تظل «محافظة على شبابها» مدة أطول مما في القوارض التي تم إطعامها جيدا. وعلى سبيل المثال، تتناقص بعض الاستجابات المناعية في الفئران السوية حينما تبلغ سنة واحدة من العمر (أوائل أواسط عمرها)؛ إلا حتى هذه الاستجابات لا تضعف في الفئران الأشد نحافة والمماثلة للمجموعة السوية وراثيا، إلا عند بلوغها سنتين من العمر. وشبيه بذلك ما يحدث حينما تتقدم القوارض في السن فتقوم عموما بتصفية الگلوكوز ـ وهوسكر سهل ـ من دمها على نحوأقل فعالية مما كانت تعمله وهي فتيّة (وهوتغير قد يتعاظم ويصبح داء سكريا)، كما أنها تصطنع وهجرب البروتينات اللازمة ببطء أشد، وتقع تحت وطأة الارتباط التصالبي cross-linking (وهوالذي يؤدي إلى التصلب) في البروتينات ذات الحياة المديدة في النسج، وتفقد من كتلتها العضلية، ويغدوتفهمها أبطأ. أما في الحيوانات التي تحصل على ثمنات محددة، فإن هذه التغيرات كلها يتأخر حدوثها.

وليس من المستغرب حتى يتساءل القائمون بالاستقصاءات عما إذا كان تقييد الثمنات (الطاقة) في حد ذاته هوالمسؤول عن المزايا التي تُجنى من اتباع النظم الغذائية ذات الثمنات القليلة، أم حتى الحد من الدهن (الدسم) أومن مكون آخر في النظام الغذائي هوالذي يعلل هذا النجاح ويفسره. ويبدوحتى الإمكانية الأولى هي السليمة. إذا تقييد كمية الدهن (الدسم) والبروتين والكربوهِدْرات (السكريات) من غير إقلال الثمنات لا يحمل مدى العمر الأقصى لدى القوارض. إذا الاقتصار على إضافة الفيتامينات المتعددة ـ أوالجرع العالية من مضادات التأكسد (المؤكسدات) ـ ليس بالأمر الناجع، كما لا يجدي تغيير نمط الدهن أوالكربوهدرات أوالبروتين في الغذاء.

ومن الأمور المشجعة ما توحي به الدراسات أيضا من حتى تقييد الثمنات قد يحدث ذا نفع حتى وإن لم يتم البدء به إلا في أواسط العمر. وفي الواقع، إذا أشد ما اكتشفْتُه إثارة في عملي هوحتى تقييد الثمنات الذي ابتُدِئ في اتباعه لدى الفئران في أوائل أواسط عمرها أمكنه حتى يطيل مدى عمرها الأقصى بنسبةعشرة إلى 20 في المئة، كما أمكنه حتى يقاوم نشوء أونموالسرطان. إضافة إلى ذلك، فمع حتى إنقاص المدخول من الثمنات إلى قدر يعادل تقريبا نصف ما تستهلكه الحيوانات التي تأكل على شكل غير مقيد هوالأكثر زيادة لمدى الحياة الأقصى، فإن تقييد الثمنات الأقل صرامة له بعض الفوائد أيضا، سواء ابتدئ به في مقتبل الحياة أوفي أواخرها.

ومن الطبيعي حتى يغدوالفهماء أكثر ثقة في حتى تقييد النظام الغذائي يمكنه حتى يؤجل روتينيا حدوث الهرم عند الرجال والنساء إذا أمكن تأكيد النتائج التي تم الحصول عليها بالنسبة للقوارض في دراسات على القرود (وهي الأشد شبها بالبشر)، أوعلى البشر بالذات. ولكي تكون مثل هذه الاستقصاءات أغنى بالمعلومات، يجب تتبع الأفراد الخاضعين للدراسة سنوات عديدة ـ وهي مهمة مكلفة وشاقة من الوجهة المنطقية (اللوجستية). ومع ذلك، هناك تجربتان مهمتان واسعتان تُجريان حاليا على القرود.

فوائد تقييد الثمنات

أدى التقدم في الممارسات الصحية بدءا من عام 1900 إلى زيادات كبيرة في مدى العمر المتوسط بين الأمريكيين (وهوما يظهر في المخطط البياني a)، وقد تم ذلك بصفة أساسية عن طريق تحسين الوقاية من الأمراض التي تسبب موت الإنسان المبكر ومعالجتها. ولكن تلك المداخلات لم تؤثر على نحوجوهري في مدى العمر الأقصى (أقصى اليمين في المخطط البياني a)؛ الأمر الذي يُعتقد حتى تحديده مرتبط بعمليات هرم (شيخوخة) تحدث داخل الجسم. (تُظهر منحنيات المخطط وبياناته بروزات تعبّر عن الأشخاص المولودين في السنوات المشار إليها وتفترض حتى الشروط التي تؤثر في البقاء على قيد الحياة لا تتغير). وباللقاء، أدى تقييد الثمنات إلى زيادة واضحة في مدى العمر الأقصى إضافة إلى زيادته متوسط مدى العمر في القوارض (b) وهو، في الواقع، المداخلة الوحيدة التي يظهر حتى الآن أنها تبطئ حدوث الشيخوخة في الثدييات ـ وهي إشارة تدل على إمكان تأخير الهرم في البشر أيضا.

وعلى الرغم من حتى اتباع نظم غذائية صارمة يطيل مدة البقاء إلى درجة تفوق ما يعمله اتباع نظم معتدلة، فإن دراسة الفئران التي أعطيت غذاء قلت فيه الثمنات ابتداء من مقتبل الحياة (في عمر ثلاثة أسابيع) توضح حتى تقييد الثمنات ـ ولوكان بسيطا ـ يقدم بعض الفوائد (c). وهذه النتيجة هي خبر يكمن فيه الخير للناس. كما حتى من الأمور المشجعة اكتشاف حتى تحديد الثمنات لدى القوارض يفضي إلى أكثر من إطالة العمر؛ فهويسمح للحيوانات بالبقاء شابة مدة أطول (الجدول). إذا الفأرة التي تبدوفي الزاوية تناولت غذاء محدد الثمنات وعاشت فترة طويلة بشكل غير مألوف. إذا أغلب بنات نوعها التي تتناول الطعام الاعتيادي تعيش 40 شهرا. وقد كان عمر تلك الفأرة 53 شهرا حينما أُخذت الصورة لها، ونفقت لأسباب مجهولة بعد نحوشهر واحد.

تقييد الثمنات لدى القوارض: تأثيرات منتقاة

يؤجل النقصان المرتبط بتقدم العمر من:

ضبط گلوكوز الدم؛ قدرة التوالد عند الإناث؛ إصلاح الدنا؛

المناعة؛ القدرة على التفهم؛ الكتلة العضلية؛ هجريب البروتينات

تبطئ الزيادات المرتبطة بتقدم العمر من:

الارتباط المتصالب في البروتينات المعمّرة؛ إنتاج المتقدرات للجذور الحرة،

الضرر التأكسدي الذي يصيب النسج ولا يمكن إصلاحه

يؤخر ظهور أمراض أواخر العمر، بما فيها:

اضطرابات المناعة الذاتية(1)؛ السرطانات؛ أشكال الساد cataract؛

الداء السكري؛ فرط ضغط الدم؛ الفشل الكلوي

بيانات ضئيلة عن الرئيسات ولكنها مدهشة

مازال الوقت مبكرا جدا للحكم على قدرة الحميات الغذائية ذات الثمنات المنخفضة على إطالة الحياة أوفترة الشباب عند القرود مع مرور الزمن. غير حتى الدراسات تمكنت من قياس تأثيرات تحديد الثمنات فيما يسمى بالواسمات (العلامات) الحيوية biomarkers للشيخوخة: وهي خاصيات تتغير بصفة عامة مع تقدم السن، وقد تساعد على التنبؤ بمدى الصحة أوالعمر في المستقبل. وكمثال على ذلك، إذا ضغط الدم يرتفع عند الرئيسات primates مع تقدمها في العمر، كما ترتفع مستويات الأنسولين والگلوكوز في دمها، وتتناقص في الوقت نفسه الحساسية للأنسولين (وهي قدرة الخلايا على التعامل مع الگلوكوز ومعالجته استجابة لإشارات من الأنسولين). وينطوي تأجيل حدوث هذه التغيرات على دلالة ضمنية تشير إلى احتمال قدرة النظام الغذائي التجريبي على إبطاء حدوث بعض مظاهر الشيخوخة على أقل تقدير.

وفي عام 1987 ابتدأت إحدى الدراسات على القرود بإشراف S.G. روث من المعهد الوطني للشيخوخة. ويتم في هذه الدراسة تفحُّص قرود الرَّيْص rhesus التي تعيش نمطيا نحو30 سنة وتصل أحيانا إلى 40 سنة، والقرود السنجابية التي يندر حتى تظل حية مدة تزيد على 20 سنة. وقد بوشر بتحديد النظام الغذائي لبعض هذه الحيوانات وهي لمّا تزل فتية (في عمر سنة أوسنتين)، كما بُدئ لدى بعضها الآخر بعد فترة البلوغ . أما المشروع الثاني الذي يضم دراسة قرود الرَّيْص فحسب، فقد استهله B .W. إرشلر وW .J. كمنتز وB .E. رويكر من جامعة وسكنسن-ماديسون عام 1989، وقمتُ بالانضمام إلى هذا الفريق بعد سنة. لقد ابتدأ تقييد الثمنات في غذاء قرود دراستنا وهي في بداية سن البلوغ، أي في عمرثمانية إلى 14 سنة. وتفرض جميع من الدراستين مستوى من تقييد الثمنات يقل بنسبة 30% تقريبا عن مدخول الحيوانات الضابطة التي تتغذى بشكل اعتيادي.

نظرية في الشيخوخة (الهرم)

إن التفسير الأول لسبب شيخوختنا يضع الكثير من اللوم على الجذور الحرة المخرِّبة (الأحمر) المتولدة في المتقدرات وهي مصانع لتزويد الخلية بالطاقة. وتتشكل الجذور (في اليسار) حينما تستخدم آلة إنتاج الطاقة في المتقدرات (ضمن إطار أسود) الأكسجين والغُذَيّات لهجرب ATP (ثالث فسفات الأدينوزين) ـ وهوالجزيء (الأخضر) الذي يزود معظم النشاطات الأخرى للخلية بالطاقة. وتهاجم تلك الجذور الآلة ذاتها ودنا DNA المتقدرات اللازمة لإنشاء أجزاء منها، وقد تلحق بها أذى مستديما. وبوسعها أيضا حتى تُلحِق ضررا بمكونات أخرى في المتقدرات وفي الخلايا.

وترى هذه النظرية حتى الضرر المتراكم الذي يصيب المتقدرات يُحدث مع مرور الزمن (في اليمين) هبوطا في إنتاج ATP، كما يولّد أيضا إنتاجا متزايدا في الجذور الحرة؛ الأمر الذي يفضي إلى تسارع تخرب مكونات الخلية. وحينما تغدوالخلايا بحاجة ماسة إلى الطاقة ويعتريها الضرر، فإنها تقوم بوظيفتها على نحوأقل كفاءة. وحينئذ تبدأ النُّسُج التي تشكلها هذه الخلايا بالضعف، كما يصاب الجسم بأكمله بالوهن. ويرتاب الكثير من الباحثين في حتى السبب الرئيسي لإبطاء الشيخوخة عن طريق تقييد الثمنات هوتقليل إنتاج الجذور الحرة في المتقدرات.

تتألف آلة إنتاج الطاقة في المتقدرات بشكل أساسي من سلسلة نقل الإلكترونات: وهي سلسلة من أربعة معقّدات جزيئية كبيرة (الرمادي) ومن معقديْن جزيئيين صغيرين (الأخضر الفاتح). إذا المعقدين I وII (أقصى اليسار) يلتقطان الإلكترونات (الأسهم المضىية) من الطعام ويوصلانها إلى اليوبيكوينون ubiquinone، وهوالموضع الذي يتم فيه توليد معظم الجذور الحرة (الأحمر). ويرسل اليوبيكوينون هذه الإلكترونات عبر بقية أقسام السلسلة إلى المعقد IV، حيث تتفاعل مع الأكسجين والهِدْروجين لتشكل الماء. إذا تدفق الإلكترونات يحرض البروتونات (H+) على الجريان (الأسهم الزرقاء) إلى معقد آخر أيضا ـ سنتاز ATP (الأرجواني) ـ يجتذب الطاقة التي تولدها البروتونات لتصنيع ATP (الأخضر الغامق). وتتشكل الجذور الحرة حينما تهرب الإلكترونات من سلسلة النقل وترتبط بالأكسجين الواقع إلى جوارها.