اكتشاف آلية لإنتاج الطاقة في الجسم تمهد لعلاج قصور القلب والنوبات

كشفت دراسة علمية عن آلية غير مألوفة يستخدمها القلب لإنتاج الطاقة من مصدرين مختلفين من الكربوهيدرات في الوقت نفسه، ما يساعده على مواصلة العمل بكفاءة حتى في الظروف التي يتعرض فيها لإجهاد شديد، ويفتح آفاقاً جديدة لتطوير مستحضرات لعلاج قصور القلب والنوبة القلبية.

ووجد باحثون بجامعة يوتا في الولايات المتحدة أن عضلة القلب تستطيع استهلاك الجلوكوز ومركب اللاكتات معاً لإنتاج الطاقة، وهما مصدران يمكن للخلايا الاستفادة منهما لتوفير الطاقة اللازمة لأداء وظائفها.

ويحدث ذلك عبر مسارين منفصلين داخل الخلية، بما يسمح للقلب بالاستفادة من المصدرين في الوقت نفسه.

وأظهرت الدراسة، المنشورة في دورية "Nature"، أن هذا التنظيم الدقيق لعملية التمثيل الغذائي يمثل نظاماً احتياطياً بالغ الأهمية لحماية القلب من الفشل، خصوصاً عندما يتعرض لضغوط مرضية تزيد احتياجاته من الطاقة.

يعد القلب أكثر عضلات الجسم استهلاكاً للطاقة؛ إذ يواصل الانقباض دون توقف طوال حياة الإنسان، بغض النظر عن التغيرات التي تطرأ على مخزون الطاقة في الجسم.

ويتطلب الحفاظ على هذا النشاط المستمر آليات معقدة لتنظيم إنتاج الطاقة، قد تتعطل عن الإصابة ببعض أمراض القلب والأوعية الدموية، وعلى رأسها قصور القلب.

وكان العلماء يعرفون أن القلب يستطيع استخدام الجلوكوز واللاكتات معاً لإنتاج الطاقة، على خلاف معظم أنسجة الجسم التي يؤدي فيها زيادة استهلاك أحد المصدرين إلى تقليل الاعتماد على الآخر، لكن الآلية التي تسمح لعضلة القلب بالجمع بينهما ظلّت غير واضحة.

وكشفت الدراسة أن السر يكمن في توزيع العمليات الأيضية داخل الخلية؛ إذ يجري استقلاب الجلوكوز في "السيتوسول"، وهو الوسط السائل الذي يملأ معظم الحيز الداخلي للخلية، بينما يُستخدم اللاكتات داخل الميتوكوندريا، وهي العضيات المسؤولة عن إنتاج معظم الطاقة التي تحتاج إليها الخلايا.

ويسمح هذا الفصل المكاني باستمرار استخدام المصدرين بالتزامن، دون أن تتداخل العمليات المسؤولة عن استقلابهما، ما يمنح عضلة القلب مرونة أكبر في التعامل مع تقلبات إمدادات الطاقة، ويحافظ على قدرتها على أداء وظائفها في الظروف الصعبة.

وحدد الباحثون جزيئاً يعرف باسم MCT1 يؤدي دوراً محورياً في هذه العملية، من خلال المساعدة على نقل اللاكتات إلى داخل الميتوكوندريا، حيث يمكن استخدامه لإنتاج الطاقة.

وأظهرت النتائج أن الطفرات الجينية التي تعطل وظيفة هذا الجزيء تمنع دخول اللاكتات إلى الميتوكوندريا، وتخل بالتوازن الأيضي داخل عضلة القلب، ما يجعلها أكثر عرضة للفشل عند التعرض للإجهاد.

وأشار الباحثون إلى أن هذه الآلية قد لا تكون ضرورية بالدرجة نفسها للحفاظ على وظائف القلب في الظروف اليومية الطبيعية، لكنها تصبح حاسمة عندما يتعرض القلب لضغوط شديدة تتطلب توفير مصادر إضافية للطاقة.

وقال الباحث الرئيسي للدراسة، جريجوري داكر، الأستاذ المساعد للكيمياء الحيوية بجامعة يوتا، إن النتائج تشير إلى وجود نظام احتياطي بالغ الأهمية لوظائف القلب، موضحاً أن العضلة تعتمد عليه بصورة كبيرة في حالات الطوارئ.

وأضاف أن فهم كيفية استخدام القلب للاكتات يمكن أن يساعد العلماء على تحديد أهداف علاجية جديدة تعزز قدرة عضلة القلب على الاستفادة من مصادر الطاقة المتاحة، بما يدعم تعافيها من الإصابات والأمراض.

وتسلط النتائج الضوء على تغير النظرة العلمية إلى اللاكتات، الذي ارتبط تقليدياً بكونه أحد نواتج عمليات التمثيل الغذائي، بينما تشير الأدلة المتزايدة إلى أنه يمثل أيضاً مصدراً مهماً للطاقة، خصوصاً في الأنسجة ذات الاحتياجات المرتفعة مثل عضلة القلب.

وقال الباحث المشارك في الدراسة، ستافروس دراكوس، أستاذ الطب بالجامعة، إن تعزيز قدرة القلب على استخدام اللاكتات، بدلاً من الاكتفاء بإطلاقه في مجرى الدم، قد يمثل استراتيجية جديدة لتحسين وظائف عضلة القلب لدى المرضى الذين يعانون من قصور القلب، أو النوبات القلبية.

ويرى الباحثون أن استهداف المسارات المسؤولة عن نقل اللاكتات واستقلابه قد يفتح المجال أمام تطوير أدوية تساعد على استعادة التوازن الأيضي في عضلة القلب المصابة، وتحد من تدهور وظائفها عند التعرض للإجهاد.

ومع ذلك، لا تعني النتائج التوصل إلى علاج جاهز للاستخدام السريري؛ إذ لا تزال هناك حاجة إلى إجراء دراسات إضافية لتحديد ما إذا كان تحسين استهلاك اللاكتات يمكن أن يحقق فوائد علاجية ملموسة وآمنة لدى المرضى المصابين بأمراض القلب.