De ce creierul uman este atât de predispus la bolile legate de vârstă?
Potrivit unui nou studiu realizat la Salk Institute din California, producția deficitară de energie a neuronilor mai în vârstă poate explica de ce creierul uman este atât de vulnerabil la bolile legate de vârstă.
Oamenii de știință au folosit o nouă strategie pentru a descoperi că celulele de la persoanele în vârstă aveau mitocondrii disfuncționale - centralele electrice ale celulelor - și producție de energie mai mică.
Mitocondriile sunt responsabile pentru transformarea alimentelor noastre în energie chimică pe care o pot folosi celulele noastre. Defectele genelor mitocondriale pot duce la boli, dar cercetătorii știu, de asemenea, că mitocondriile devin mai puțin eficiente odată cu vârsta și pot conduce la tulburări legate de vârstă, precum Alzheimer și Parkinson.
Studierea impactului îmbătrânirii asupra mitocondriilor ar putea ajuta cercetătorii să înțeleagă mai bine legătura cunoscută dintre disfuncția mitocondrială și bolile cerebrale legate de vârstă.
Noile descoperiri sunt publicate în jurnal Rapoarte de celule.
„Majoritatea celorlalte metode folosesc stresuri chimice asupra celulelor pentru a simula îmbătrânirea”, a spus autorul principal Dr. Rusty Gage, profesor la Laboratorul de Genetică al lui Salk. „Sistemul nostru are avantajul de a arăta ce se întâmplă cu mitocondriile care îmbătrânesc în mod natural, în corpul uman.”
Anterior, echipa de cercetare a lui Gage a dezvoltat o metodă de conversie directă a celulelor pielii în neuroni (numiți neuroni induși sau iN). Majoritatea tehnicilor de creare a neuronilor din celulele pacientului depind de o etapă intermediară a celulelor stem (creând ceea ce se numește celule stem pluripotente induse), care resetează markerii celulari ai îmbătrânirii. Dar aceste iN au păstrat semne de îmbătrânire, inclusiv modificări ale activității genelor și a nucleilor celulelor, a raportat echipa în 2015.
În studiul actual, oamenii de știință au dorit să investigheze dacă mitocondriile din celule au păstrat, de asemenea, semnele distinctive ale îmbătrânirii în timpul procesului de conversie iN. Deci, folosind celule cutanate prelevate de la oameni cu vârste cuprinse între 0 și 89 de ani, cercetătorii au creat iN de la fiecare donator și apoi au folosit o varietate de metode pentru a studia mitocondriile fiecărui set de celule.
Mitocondriile din celulele pielii izolate de la fiecare persoană au prezentat puține modificări legate de vârstă. Cu toate acestea, atunci când celulele au fost convertite direct în neuroni, mitocondriile de la donatorii mai în vârstă au fost semnificativ diferite. De exemplu, genele mitocondriale asociate cu producția de energie au fost oprite, iar mitocondriile au fost mai puțin dense, mai fragmentate și au generat mai puțină energie.
„Aproape fiecare domeniu pe care l-am analizat - funcțional, genetic și morfologic - avea defecte”, a spus dr. Jerome Mertens, om de știință al personalului Salk și autorul corespondent al noii lucrări.
Oamenii de știință au emis ipoteza că motivul pentru care mitocondriile iNs au fost mai afectate de îmbătrânire decât mitocondriile celulelor pielii a fost că neuronii depind mai mult de mitocondriile pentru energie.
„Dacă aveți o mașină veche cu un motor defect care stă în garajul dvs. în fiecare zi, nu contează”, a spus Mertens. „Dar dacă faci naveta cu mașina respectivă, motorul devine o mare problemă.”
Descoperirea arată cum îmbătrânirea poate avea un impact diferit asupra organelor din tot corpul.
Apoi, echipa intenționează să își aplice tehnica pentru a studia bolile legate de vârstă, inclusiv Alzheimer și Parkinson. În lucrările anterioare, defectele mitocondriale au fost implicate în aceste boli. Prin colectarea celulelor pielii de la pacienții cu aceste boli și crearea de iN, echipa poate analiza modul în care mitocondriile neuronale de la acești pacienți sunt diferite de mitocondriile neuronale la persoanele în vârstă neafectate.
„Nu există alt model neuronal uman in vitro care să studieze îmbătrânirea”, a spus dr. Yongsung Kim, asociat de cercetare și prim autor al lucrării. Deci, marea metodă de luat în considerare este că am dezvoltat un instrument care ne permite să studiem îmbătrânirea neurologică și bolile legate de vârstă.
Sursa: Salk Institute
