الرياضيات المخفية للويحات مرض الزهايمر يمكن أن تكشف عن استراتيجيات علاجية جديدة

قد تقدم الرياضيات طريقة جديدة لدراسة الكيمياء المعقدة وراء تكوين اللويحة المرتبطة بمرض الزهايمر.

تبدأ اللويحات المرتبطة بمرض الزهايمر بتفاعلات جزيئية يصعب ملاحظتها بشكل مباشر عند ظهورها. تستخدم شانتيا ياراهماديان، الأستاذة المشاركة في جامعة ولاية ميسيسيبي، الرياضيات لمحاكاة جزء من هذه العملية، مع التركيز على كيفية تأثير معادن مثل النحاس والزنك على سلوك بروتينات أميلويد بيتا.

يتبع نموذجه الأخير سلسلة من التفاعلات التي يمكن أن تؤدي إلى تجمع أميلويد بيتا، أو التكتل معًا، وتشكيل اللويحة. كما يسمح للباحثين باختبار كيفية تداخل نهجين علاجيين محتملين مع تلك التفاعلات. تم نشر العمل في نشرة الأحياء الرياضية ويوسع جهود يرحماديان السابقة لنمذجة مرض الزهايمر رياضيًا.

تحويل التفاعلات الجزيئية إلى معادلات

يقول يارحماديان، عضو هيئة التدريس في قسم الرياضيات والإحصاء بجامعة ولاية ميشيغان: “كل ظاهرة بيولوجية تحدث في العالم المادي – في المكان والزمان – وتتضمن تغيرات في الشكل والكمية والمادة”. “بسبب قوتها المجردة، تسمح لنا الرياضيات بالكشف عن الأنماط واختبار الفرضيات وتقديم التنبؤات التي قد لا تكون ممكنة من خلال الملاحظة وحدها. الرياضيات لا تحل محل البحوث المختبرية أو السريرية؛ إنها تكملها من خلال مساعدتنا على فهم النظام الأكبر، وتحديد الآليات الأكثر تأثيرا وتوجيه التجارب المستقبلية. “

في الإطار الجديد، يمثل النموذج كيفية تأثير الأيونات المعدنية على تراكم أميلويد بيتا مع مرور الوقت. يمكن أن يتفاعل النحاس والزنك مع أميلويد بيتا، وقد تم تصميم النموذج لدراسة كيف يمكن لهذه التفاعلات أن تغير تسلسل الأحداث التي تنتج تجمعات بروتينية أكبر.

يمكن للنظام نفسه محاكاة طريقتين محتملتين لتعطيل هذه العملية. أحدهما ينطوي على عملية إزالة معدن ثقيل، حيث تربط الجزيئات أيونات المعادن وتقلل من توفرها للتفاعلات الكيميائية الأخرى. والآخر يفحص العلاجات المثبطة التي تهدف إلى التدخل في التجميع.

اختبار النموذج مقابل بيانات المختبر

لا يكون النموذج الرياضي مفيدًا إلا إذا كانت تنبؤاته تتوافق مع سلوك قابل للقياس. لذلك، قارن يارحماديان ومعاونوه مخرجات النموذج مع الملاحظات التجريبية التي تم إجراؤها باستخدام مجهر القوة الذرية، وهي تقنية قادرة على فحص مجاميع البروتين المجهرية.

تطابقت الأنماط المحاكاة مع تلك التي لوحظت في المختبر. يشير هذا الاتفاق إلى أن النموذج يمكنه إعادة إنتاج السمات الرئيسية لعملية التجميع في ظل الظروف التي تمت دراستها، مما يمنح الباحثين إطارًا لاختبار كيف يمكن للتغيرات في التفاعلات المعدنية أو العلاجات المحتملة أن تغير النظام.

وقال: “ما جذبني إلى أبحاث مرض الزهايمر هو الجمع بين تأثيره البشري العميق وتعقيده البيولوجي الاستثنائي”. “هدفي هو استخدام النمذجة الرياضية لتحديد الآليات المهمة وتوليد رؤى قد تساعد في توجيه البحوث التجريبية والعلاجية المستقبلية.”

المرجع: “تراكم الأميلويد-ب بوساطة الأيونات المعدنية في مرض الزهايمر: نموذج رياضي للاستخلاب والعلاجات المثبطة” بقلم شانتيا يرحماديان وياسر الزهراني وفاغاوان براساد أوجا، 20 أغسطس 2026، نشرة الأحياء الرياضية.
دوى: 10.1007/s11538-026-01732-1

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.