گرما، اپی‌ژنتیک را تغییر می‌دهد

اسسترس گرمایی انباشته شده، اپی‌ژنتیک ما را تغییر می‌دهد و بر این‌که چگونه سلول‌های ما در پاسخ به فشار محیط، ژن را روشن یا خاموش می‌کنند، تاثیر می‌گذارد.
یافته‌های پژوهشی که به تازگی در Science Advances منتشر شده است، نتایج نگران‌کننده‌ای را نشان می‌دهد. این مطالعه که با عنوان «گرمای محیطی در فضای باز و پیری اپی‌ژنتیکی تسریع شده در میان سالمندان در ایالات‌متحده» در ۲۶ فوریه ۲۰۲۵ (۸ اسفند ۱۴۰۳) منتشر شد، ارتباط بین گرمای محیط بیرون و پیری اپی‌ژنتیکی را در یک جامعه نمونه از بزرگسالان آمریکا در محدوده سنی ۵۶+ بررسی‌می‌کند. در مطالعه همسوی دیگری که توسط دو محقق از دانشگاه موناش و دانشگاه ملبورن استرالیا انجام شده نیز یافته‌های مشابهی به دست آمده است؛ هر چه یک شرکت‌کننده روزهایی با گرمای شدید بیشتری را تحمل کند، سریع‌تر پیر می‌شود. دوره‌های طولانی‌تر گرمای شدید بیش از دو سال به ویژه پیری را در افراد مسن تسریع‌می‌کند.
با گرم شدن آب و هوا، انسان‌ها بیشتر و بیشتر در معرض گرما قرار می‌گیرند و بدن انسان با پیری، سریع‌تر به این استرس‌ها پاسخ می‌دهد. این یافته‌ها مخصوصا مرتبط به استرالیاست؛ جایی که انتظار می‌رود امواج گرما مکررا گرم‌تر و شدیدتر‌شود.
   

نتایج یافته‌ها
گرما افراد مسن را بیشتر از افراد جوان تحت تاثیر قرار می‌دهد. توانایی انسان برای کنترل دمای بدن با افزایش سن کاهش می‌یابد و در برابر استرس‌ها و شوک‌های بیرونی مقاومت کمتری دارد. مطالعه محققان دانشگاه کالیفرنیای جنوبی تقریبا ۳۷۰۰ نفر با میانگین سنی ۶۸ سال را مورد بررسی قرار دادند.
این مطالعه برای درک بهتر اتفاقاتی که برای بدن انسان در سطح بیولوژیکی می‌افتد انجام شد تا زمانی که بدن در کوتاه‌مدت، میان‌مدت و طولانی‌مدت در معرض گرمای شدید قرار می‌گیرد، مشخص شود. برای انجام این کار، محققان نمونه خون گرفتند و تغییرات اپی‌ژنتیکی را در هزاران مکان در سراسر ژنوم اندازه‌گیری کردند که برای محاسبه سن بیولوژیکی از سه ساعت اپی‌ژنتیک به نام‌های PcPhenoAge، PCGrimAge و DunedinPACE استفاده شد.
سپس، آنها سطوح گرمایی را که هر شرکت‌کننده در مناطق جغرافیایی خود در طول شش سال متوالی در معرض آن قرار داشت، بررسی کردند. محققان بازه سال‌های ۲۰۱۰ تا ۲۰۱۶ را انتخاب و از شاخص گرمای ایالات متحده برای ارزیابی میزان گرما، از احتیاط (روزها تا ۳۲ درجه سانتیگراد)، احتیاط شدید (۳۹-۳۲ درجه سانتیگراد) و خطر (۵۱-۳۹ درجه سانتیگراد) استفاده کردند. آنها از مدل‌سازی رگرسیون استفاده کردند تا دریابند افراد چقدر سریع‌تر از سرعت عادی روند پیری، پیر می‌شوند.
اثر گرما در هر سه ساعت اپی‌ژنتیکی واضح بود. قرار گرفتن طولانی مدت در معرض گرمای شدید طبق PCPhenoAge ۴۸/۲ سال در دوره شش ساله مطالعه، ۰۹/۱ سال بر اساس PCGrimAge و ۰۵/۰ سال بر اساس DunedinPACE افزایش سن بیولوژیکی را افزایش داد.
در طول دوره مطالعه، این اثر تا ۴۸/۲ سال سریعتر از پیری طبیعی بود. یعنی به جای این‌که بدن آنها در یک دوره شش ساله، معادل شش سال پیر شود، گرما می‌تواند بدن آنها را تا ۴۸/۸ سال پیر کند.
نکته مهم این است که ساعت‌های اپی‌ژنتیکی کاملا متفاوت هستند و دانشمندان هنوز دلیل آن را نمی‌دانند. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند ساعت PCPhenoAge ممکن است طیف گسترده‌تری از پیری بیولوژیکی را به تصویر بکشد که استرس گرمایی کوتاه‌مدت و طولانی‌مدت را پوشش می‌دهد، در حالی که دو ساعت دیگر ممکن است نسبت به قرار گرفتن در معرض حرارت طولانی‌مدت حساس‌تر باشند.
روشی که این محققان مطالعه خود را انجام داده‌اند، اطمینان لازم نسبت به یافته‌های آنها را می‌دهد و استفاده از شاخص گرما به جای دمای هوا نسبت به مطالعات قبلی بهبود یافته است. با این حال یافته‌ها مشخص نمی‌کند که آیا شرکت‌کنندگان در خانه‌های خود تهویه مطبوع داشته‌اند؟ یا زمان زیادی را در خارج از خانه سپری کرده‌اند؟
شاید تعجب‌آور باشد که تا امروز تحقیقات کمی در مورد تاثیر گرما بر اپی‌ژنتیک انسان انجام شده است. در سال ۲۰۲۰، یک بررسی سیستمی از پژوهش‌های علمی در حوزه نحوه تاثیر محیط بر اپی‌ژنتیک انسان انجام شد. اما فقط هفت مطالعه پیدا شد که بیشتر آنها بر تاثیر سرما به جای گرما متمرکز بودند. اکنون این پژوهش جدید در دسترس است که میزان پیری ناشی از گرما را روشن می‌کند.
همانطور که با آینده‌ای گرمتر روبه‌رو هستیم، اپی‌ژنتیک ما در پاسخ، تغییر خواهد کرد. هنوز کار زیادی برای انجام دادن وجود دارد تا ببینیم چگونه می‌توانیم (البته اگر بتوانیم) خود را با این تغییرات وفق دهیم.

گرما دقیقا چگونه ما را پیر می‌کند؟
پیر شدن طبیعی است. اما میزان پیری از انسانی به انسان دیگر متفاوت است. همان‌طور که در طول زندگی روزگار می‌گذرانیم، بدن ما تحت تاثیر استرس‌ها و شوک‌هایی قرار می‌گیرد. به عنوان مثال اگر ماه‌ها یا سال‌ها به اندازه کافی نخوابیم، نسبت به سایر همسالان، سریع‌تر پیر‌می‌شویم.
در حالی که گرما می‌تواند مستقیما انسان را بیمار کند یا بکشد، تاثیرات بلندمدتی نیز دارد. گرمای پایدار بدن انسان را تحت فشار قرار می‌دهد و سلول‌ها را در انجام بسیاری از کارهای مورد نیاز برای زنده ماندن، کمتر کارآمد می‌کند. این همان چیزی است که پیری بیولوژیکی را تسریع می‌کند. 
پرسش کلیدی این است که این موضوع در سطح ژنتیکی چگونه به نظر می‌رسد؟ ممکن است فکر کنید که ژن‌های شما در طول زندگی‌تان تغییر نمی‌کنند و این به غیر از جهش‌های تصادفی، تقریبا درست است.
اما چیزی که تغییر می‌کند نحوه بیان ژن‌های شماست. یعنی در حالی که DNA ثابت می‌ماند، سلول‌ها می‌توانند برخی از هزاران ژن خود را در پاسخ به استرس، خاموش یا روشن کنند. 
در هر زمان، تنها بخشی از ژن‌ها در هر سلول روشن می‌شوند؛ به این معنی که آنها مشغول ساخت پروتئین هستند. این به عنوان اپی‌ژنتیک شناخته می‌شود. رایج‌ترین و بهترین مسیر قابل درک در اینجا متیلاسیون (‌DNA (DNAm نامیده می‌شود. 
متیلاسیون به یک ماده شیمیایی اشاره دارد که سلول‌ها می‌توانند از آن برای جلوگیری از فعال‌سازی و تولید پروتئین‌هایی با عملکردهای مختلف توالی DNA استفاده کنند.
تغییرات سلولی در متیلاسیون می‌تواند به تولید کمتر یا بیشتر پروتئین منجر شود که به نوبه خود می‌تواند بر عملکردهای فیزیولوژیکی و وضعیت سلامتی فرد تاثیر بگذارد. این موضوع می‌تواند هم بد یا هم خوب باشد.
استرس گرمایی می‌تواند الگوی خاموش یا روشن شدن ژن‌ها را تغییر دهد که به نوبه خود می‌تواند بر میزان پیری تاثیر بگذارد. استرس گرمایی شدید در سلول‌ها منجر به تغییر الگوهای متیلاسون آنها در طول زمان می‌شود. 
تا امروز تحقیقات زیادی در مورد چگونگی تاثیر گرما بر اپی‌ژنتیک روی حیوانات و گیاهان شده است. در آزمایشات آزمایشگاهی، این اثر در ماهی، مرغ، خوکچه هندی و موش مشخص شده و شواهد واضحی از تاثیر طولانی‌مدت گرمای شدید ‌روی موش‌ها نشان داده شده است. اما در مورد انسان فقط چند مطالعه بسیار محدود انجام شده است. این پژوهش‌های جدید قصد دارند این شکاف را پر کنند.