Защо човешкият мозък е толкова склонен към заболявания, свързани с възрастта?

Нарушеното производство на енергия в по-старите неврони може да помогне да се обясни защо човешкият мозък е толкова уязвим на свързани с възрастта заболявания, според ново проучване в института Salk в Калифорния.

Учените използваха нова стратегия, за да открият, че клетките от възрастни хора имат нефункциониращи митохондрии - електроцентралите на клетките - и по-ниско производство на енергия.

Митохондриите са отговорни за превръщането на храната ни в химическа енергия, която нашите клетки могат да използват. Дефектите в митохондриалните гени могат да доведат до заболяване, но изследователите също така знаят, че митохондриите стават по-малко ефективни с възрастта и могат да предизвикат свързани с възрастта разстройства, като Алцхаймер и Паркинсон.

Проучването на въздействието на стареенето върху митохондриите може да помогне на изследователите да разберат по-добре познатата връзка между митохондриалната дисфункция и свързаните с възрастта мозъчни заболявания.

Новите открития са публикувани в списанието Клетъчни отчети.

„Повечето други методи използват химически стрес върху клетките, за да симулират стареенето“, казва старши автор д-р Ръсти Гейдж, професор в Salk’s Laboratory of Genetics. "Нашата система има предимството да показва какво се случва с митохондриите, които остаряват естествено, в човешкото тяло."

Преди това изследователският екип на Gage е разработил метод за директно преобразуване на кожни клетки в неврони (наречени индуцирани неврони или iNs). Повечето техники за създаване на неврони от пациентски клетки зависят от междинна стъпка на стволови клетки (създаване на така наречените индуцирани плюрипотентни стволови клетки), която нулира клетъчните маркери на стареенето. Но тези iNs запазиха признаци на стареене, включително промени в генната активност и ядрата на клетките, съобщи екипът през 2015 г.

В настоящото проучване учените искаха да проучат дали митохондриите в клетките също запазват отличителни белези на стареене по време на процеса на преобразуване на iN. Така че, използвайки кожни клетки, взети от хора на възраст от 0 до 89 години, изследователите създават iNs от всеки донор и след това използват различни методи за изследване на митохондриите на всеки набор от клетки.

Митохондриите в кожните клетки, изолирани от всеки човек, показват малко възрастови промени. Въпреки това, когато клетките бяха директно превърнати в неврони, митохондриите от по-старите донори бяха значително различни. Например, митохондриалните гени, свързани с производството на енергия, бяха изключени и митохондриите бяха по-малко плътни, по-фрагментирани и генерираха по-малко енергия.

„Почти всяка област, която разгледахме - функционална, генетична и морфологична - имаше дефекти“, казва д-р Джером Мертенс, учен от персонала на Salk и съавтор на новия доклад.

Учените предположиха, че причината, поради която митохондриите на iN са по-засегнати от стареенето, отколкото митохондриите на кожните клетки, е, че невроните зависят по-силно от митохондриите за енергия.

„Ако имате стара кола с лош двигател, която седи във вашия гараж всеки ден, няма значение“, каза Мертенс. „Но ако пътувате с тази кола, двигателят се превръща в голям проблем.“

Констатацията показва как стареенето може да въздейства по различен начин върху органите в тялото.

След това екипът планира да приложи своята техника за изследване на свързани с възрастта заболявания, включително болестта на Алцхаймер и Паркинсон. В предишна работа митохондриалните дефекти са замесени в тези заболявания. Чрез събиране на кожни клетки от пациенти с тези заболявания и създаване на iNs, екипът може да разгледа как невроналните митохондрии от тези пациенти се различават от невроналните митохондрии при незасегнати възрастни индивиди.

„Няма друг in vitro човешки невронален модел за изследване на стареенето“, каза д-р Йонгсунг Ким, научен сътрудник и първи автор на статията. „Така че големият извод от нашата статия е, че ние разработихме инструмент, който ни позволява да изследваме неврологичното стареене и свързаните с възрастта заболявания.“

Източник: Salk Institute

!-- GDPR -->