Miért hajlamos az emberi agy olyan korral kapcsolatos betegségekre?

Az idősebb idegsejtek energiatermelésének zavara segíthet megmagyarázni, hogy az emberi agy miért sérülékeny az életkorral összefüggő betegségekre - derül ki egy új tanulmányból a kaliforniai Salk Intézetben.

A tudósok egy új stratégiát használtak arra, hogy felfedezzék, hogy az idősebb emberek sejtjeinek diszfunkcionális mitokondriumai vannak - a sejtek erőművei - és alacsonyabb az energiatermelésük.

A mitokondrium felelős azért, hogy ételeink kémiai energiává alakuljanak, amelyeket sejtjeink felhasználhatnak. A mitokondriális gének hibái betegséghez vezethetnek, de a kutatók azt is tudják, hogy a mitokondriumok az életkor előrehaladtával kevésbé hatékonyak, és az életkorral összefüggő rendellenességeket, például az Alzheimer és a Parkinson kórt okozhatják.

Az öregedés mitokondriumokra gyakorolt ​​hatásának tanulmányozása segíthet a kutatóknak abban, hogy jobban megértsék a mitokondriális diszfunkció és az életkorral összefüggő agybetegségek közötti ismert kapcsolatot.

Az új megállapításokat a folyóirat publikálja Cella jelentések.

"A legtöbb más módszer kémiai stresszt alkalmaz a sejteken az öregedés szimulálásához" - mondta Dr. Rusty Gage, a Salk genetikai laboratóriumának professzora. "Rendszerünknek az az előnye, hogy megmutassa, mi történik az emberi testben természetesen öregedő mitokondriumokkal."

Korábban Gage kutatócsoportja kifejlesztett egy módszert a bőrsejtek közvetlen neuronokká (úgynevezett indukált idegsejteknek vagy iN-eknek) konvertálására. A neuronok betegsejtekből történő létrehozásának legtöbb technikája egy közbenső őssejt-lépéstől függ (létrehozza az úgynevezett indukált pluripotens őssejteket), amely alaphelyzetbe állítja az öregedés sejtjelzőit. De ezek az iN-ek megőrizték az öregedés jeleit, beleértve a génaktivitás és a sejtmagok változását is - jelentette a csapat 2015-ben.

A jelenlegi tanulmányban a tudósok azt akarták megvizsgálni, hogy a sejtekben lévő mitokondriumok megtartották-e az öregedés jellemzőit az iN konverziós folyamat során. Tehát a 0 és 89 év közötti életkorú emberektől származó bőrsejtek felhasználásával a kutatók minden donorból létrehoztak iN-eket, majd különféle módszereket alkalmaztak az egyes sejtek mitokondriumainak tanulmányozására.

Az egyes személyektől izolált bőrsejtek mitokondriumai kevés életkorral kapcsolatos változást mutattak. Amikor azonban a sejteket közvetlenül neuronokká alakították át, az idősebb donorok mitokondriumai jelentősen különböztek. Például az energiatermeléssel kapcsolatos mitokondriális géneket kikapcsolták, a mitokondriumok kevésbé sűrűek, töredezettebbek és kevesebb energiát termeltek.

"Nagyjából minden egyes általunk vizsgált területnek - funkcionális, genetikai és morfológiai - voltak hibái" - mondta Dr. Jerome Mertens, a Salk munkatársainak tudósa és az új cikk társszerzője.

A tudósok feltételezték, hogy az iN-ek mitokondriumát jobban befolyásolta az öregedés, mint a bőrsejtek mitokondriumát, hogy az idegsejtek energiája nagyobb mértékben függ a mitokondriumtól.

"Ha van egy régi, rossz motorú autója, amely minden nap a garázsában ül, akkor nem számít" - mondta Mertens. "De ha azzal az autóval ingázik, akkor a motor nagy problémává válik."

A megállapítás megmutatja, hogy az öregedés hogyan befolyásolhatja a szerveket másképp az egész testben.

Ezután a csapat azt tervezi, hogy alkalmazza technikáját az életkorral összefüggő betegségek, köztük az Alzheimer és a Parkinson kór tanulmányozására. Korábbi munkájukban mitokondriális hibákat vontak be ezekbe a betegségekbe. Az ilyen betegségekben szenvedő betegek bőrsejtjeinek összegyűjtésével és iN-ek létrehozásával a csapat megnézheti, hogy az e betegek idegsejtes mitokondriumai mennyiben különböznek az idegsejtek mitokondriumaitól az érintett idős egyéneknél.

"Nincs más in vitro humán idegsejtmodell az öregedés vizsgálatára" - mondta Dr. Yongsung Kim, tudományos munkatárs és a cikk első szerzője. "Tehát a cikkünk nagy elvonása, hogy kifejlesztettünk egy eszközt, amely lehetővé teszi számunkra a neurológiai öregedés és az életkorral kapcsolatos betegségek tanulmányozását."

Forrás: Salk Intézet