Proč je lidský mozek tak náchylný k nemocem souvisejícím s věkem?
Podle nové studie Salk Institute v Kalifornii může narušená produkce energie ve starších neuronech pomoci vysvětlit, proč jsou lidské mozky tak citlivé na nemoci související s věkem.
Vědci použili novou strategii, aby zjistili, že buňky od starších lidí mají nefunkční mitochondrie - elektrárny buněk - a nižší produkci energie.
Mitochondrie jsou zodpovědné za přeměnu našich potravin na chemickou energii, kterou mohou naše buňky využívat. Vady mitochondriálních genů mohou vést k onemocnění, ale vědci také vědí, že mitochondrie se s věkem stávají méně efektivními a mohou vést k poruchám souvisejícím s věkem, jako je Alzheimerova a Parkinsonova choroba.
Studium dopadu stárnutí na mitochondrie by vědcům mohlo pomoci lépe porozumět známé vazbě mezi mitochondriální dysfunkcí a mozkovými chorobami souvisejícími s věkem.
Nové poznatky jsou publikovány v časopise Zprávy buněk.
"Většina ostatních metod využívá k simulaci stárnutí chemické namáhání buněk," uvedl hlavní autor Dr. Rusty Gage, profesor ze Salk's Laboratory of Genetics. "Náš systém má tu výhodu, že ukazuje, co se stane s mitochondriemi, které stárnou přirozeně, v lidském těle."
Dříve Gageův výzkumný tým vyvinul metodu přímého převodu kožních buněk na neurony (tzv. Indukované neurony neboli iNs). Většina technik pro vytváření neuronů z pacientských buněk závisí na kroku zprostředkujících kmenových buněk (vytváření takzvaných indukovaných pluripotentních kmenových buněk), který resetuje buněčné markery stárnutí. Ale tyto iN si zachovaly známky stárnutí, včetně změn genové aktivity a jader buněk, uvedl tým v roce 2015.
V současné studii chtěli vědci prozkoumat, zda si mitochondrie v buňkách také udržely znaky stárnutí během procesu přeměny iN. Takže pomocí kožních buněk odebraných od lidí ve věku od 0 do 89 let vědci vytvořili iN od každého dárce a poté použili různé metody ke studiu mitochondrií každé sady buněk.
Mitochondrie v kožních buňkách izolovaných od každé osoby vykazovaly několik změn souvisejících s věkem. Když však byly buňky přímo převedeny na neurony, mitochondrie od starších dárců se významně lišily. Například mitochondriální geny spojené s produkcí energie byly vypnuty a mitochondrie byly méně husté, fragmentovanější a generovaly méně energie.
"Téměř každá oblast, na kterou jsme se dívali - funkční, genetická a morfologická - měla vady," řekl Dr. Jerome Mertens, vědecký pracovník společnosti Salk a spoluautor nového článku.
Vědci předpokládali, že důvodem, proč byly mitochondrie iNs více ovlivněny stárnutím než mitochondrie kožních buněk, bylo to, že neurony více závisí na energii z mitochondrií.
"Pokud máte ve své garáži staré auto se špatným motorem, které sedí každý den, nevadí," řekl Mertens. "Ale pokud s tím autem dojíždíte, motor se stává velkým problémem."
Nález ukazuje, jak může stárnutí ovlivňovat orgány různě v celém těle.
Dále tým plánuje použít jejich techniku ke studiu nemocí souvisejících s věkem, včetně Alzheimerovy a Parkinsonovy choroby. V předchozí práci se na těchto onemocněních podílely mitochondriální vady. Shromažďováním kožních buněk od pacientů s těmito chorobami a vytvářením iN může tým sledovat, jak se neuronální mitochondrie od těchto pacientů liší od neuronálních mitochondrií u neovlivněných starších jedinců.
"Neexistuje žádný jiný model lidských neuronů in vitro, který by studoval stárnutí," řekl Dr. Yongsung Kim, výzkumný pracovník a první autor článku. "Takže velkým příspěvkem z naší práce je, že jsme vyvinuli nástroj, který nám umožňuje studovat neurologické stárnutí a nemoci související s věkem."
Zdroj: Salk Institute
