Zašto je ljudski mozak tako sklon dobnim bolestima?

Oštećena proizvodnja energije u starijim neuronima može vam pomoći objasniti zašto su ljudski mozgovi toliko ranjivi na starosne bolesti, prema novoj studiji na Salk Institute u Kaliforniji.

Znanstvenici su koristili novu strategiju kako bi otkrili da stanice starijih ljudi imaju disfunkcionalne mitohondrije - elektrane stanica - i smanjuju proizvodnju energije.

Mitohondriji su odgovorni za pretvaranje naše hrane u kemijsku energiju koju naše stanice mogu koristiti. Defekti mitohondrijskih gena mogu dovesti do bolesti, ali istraživači također znaju da mitohondriji s godinama postaju manje učinkoviti i mogu potaknuti dobne poremećaje, poput Alzheimerove i Parkinsonove bolesti.

Proučavanje utjecaja starenja na mitohondrije moglo bi pomoći istraživačima da bolje razumiju poznatu vezu između mitohondrijske disfunkcije i dobnih bolesti mozga.

Nova otkrića objavljena su u časopisu Izvješća o ćelijama.

"Većina drugih metoda koristi kemijski stres na stanicama kako bi simulirao starenje", rekao je viši autor dr. Rusty Gage, profesor u Salkovom laboratoriju za genetiku. "Naš je sustav u prednosti što pokazuje što se događa s mitohondrijama koje stare prirodno, u ljudskom tijelu."

Prije toga, Gageov istraživački tim razvio je metodu za izravno pretvaranje stanica kože u neurone (zvane inducirani neuroni ili iN). Većina tehnika za stvaranje neurona iz stanica pacijenta ovisi o posredničkom koraku matičnih stanica (stvaranje onoga što se naziva induciranim pluripotentnim matičnim stanicama), koji resetira stanične markere starenja. Ali ti su iN zadržali znakove starenja, uključujući promjene u genskoj aktivnosti i jezgrama stanica, izvijestio je tim 2015. godine.

U trenutnoj studiji znanstvenici su željeli istražiti zadržavaju li mitohondriji u stanicama i obilježja starenja tijekom procesa pretvorbe iN. Dakle, koristeći stanice kože uzete od ljudi u dobi od 0 do 89 godina, istraživači su stvorili iN od svakog davatelja, a zatim su koristili razne metode za proučavanje mitohondrija svakog skupa stanica.

Mitohondriji u stanicama kože izoliranim od svake osobe pokazali su nekoliko dobnih promjena. Međutim, kada su se stanice izravno pretvorile u neurone, mitohondriji starijih darivatelja bili su značajno drugačiji. Na primjer, mitohondrijski geni povezani s proizvodnjom energije bili su isključeni, a mitohondriji su bili manje gusti, više usitnjeni i generirali manje energije.

"Gotovo svako područje koje smo promatrali - funkcionalno, genetsko i morfološko - imalo je nedostataka", rekao je dr. Jerome Mertens, znanstvenik iz Salkova osoblja i suodgovarajući autor novog rada.

Znanstvenici su pretpostavili da je razlog što mitohondriji iN-a više utječu na starenje nego mitohondriji stanica kože taj što neuroni teže ovise o mitohondrijima u pogledu energije.

"Ako imate stari automobil s lošim motorom koji svakodnevno sjedi u vašoj garaži, nije važno", rekao je Mertens. "Ali ako putujete s tim automobilom, motor postaje veliki problem."

Nalaz pokazuje kako starenje može različito utjecati na organe u cijelom tijelu.

Dalje, tim planira primijeniti svoju tehniku ​​za proučavanje dobnih bolesti, uključujući Alzheimerovu i Parkinsonovu bolest. U prethodnom radu, mitohondrijski defekti bili su uključeni u ove bolesti. Prikupljanjem stanica kože od pacijenata s ovim bolestima i stvaranjem iN-a, tim može pogledati kako se neuronski mitohondriji tih pacijenata razlikuju od neuronskih mitohondrija kod starijih osoba bez utjecaja.

"Ne postoji drugi in vitro ljudski neuronski model koji bi proučavao starenje", rekao je dr. Yongsung Kim, znanstveni suradnik i prvi autor članka. "Stoga je veliko izdvajanje iz našeg rada to što smo razvili alat koji nam omogućava proučavanje neurološkog starenja i dobnih bolesti."

Izvor: Salk Institute