O nouă abordare poate salva celulele creierului în bolile neurodegenerative
Bolile neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer și Huntington, împărtășesc un mecanism de afectare a celulelor creierului care ar putea oferi o nouă țintă pentru tratament, potrivit noilor cercetări efectuate pe celule și șoareci umani.
Recent Neuroștiința naturii Studiul descrie modul în care cercetătorii au descoperit mecanismul și modul în care acesta duce la moartea neuronilor sau a celulelor nervoase.
„Am identificat o nouă modalitate potențială de a reduce moartea celulelor nervoase într-o serie de boli caracterizate de astfel de pierderi”, spune autorul principal al studiului, Daria Mochly-Rosen, Ph.D., profesor de biologie chimică și de sisteme la Școala Universității Stanford. de Medicină, în California.
Mecanismul implică microglia și astrocite, două tipuri de celule care în mod normal ajută la protejarea neuronilor sau a celulelor nervoase.
Microglia și astrocitele sunt celule gliale, un tip de celulă pe care oamenii de știință o considerau odată drept „lipiciul sistemului nervos”.
Totuși, acest lucru nu mai este cazul, deoarece cercetătorii descoperă din ce în ce mai mult că celulele gliale joacă roluri vitale în dezvoltarea și funcționarea creierului.
Printre numeroasele locuri de muncă pe care astrocitele le îndeplinesc este de a determina numărul și locațiile conexiunilor pe care neuronii le fac între ele. Aceste celule gliale eliberează, de asemenea, diverse substanțe chimice, cum ar fi factorii de creștere și substanțele esențiale pentru metabolism.
Între timp, microglia urmărește semnele de leziune a țesuturilor și elimină agenții care ar putea să o provoace, inclusiv agenții patogeni ai bolii și fragmentele sau resturile de la neuroni.
Celulele gliale și boala neurodegenerativă
Acumularea de proteine toxice în interiorul celulelor creierului este acum un semn distinctiv al bolilor neurodegenerative, cum ar fi Alzheimer, Huntington și scleroza laterală amiotrofică (SLA).
Acumularea de proteine toxice împiedică celulele nervoase să funcționeze corect și, în cele din urmă, le determină moartea.
În lucrarea lor de studiu, autorii descriu, de asemenea, o altă caracteristică, mai puțin cunoscută, a bolilor neurodegenerative. Această caracteristică este activarea celulelor gliale „într-o stare care declanșează o secreție crescută de factori proinflamatori”.
La rândul său, această activare a celulelor gliale duce la o serie de procese care afectează și neuronii. Oamenii de știință denumesc această colecție de mecanisme „neuroinflamare”.
Cercetătorii au presupus că declanșatorul neuroinflamării de către celulele gliale a fost prezența resturilor din neuroni.
Studiile la animale, de exemplu, au arătat că, în urma leziunilor cerebrale, microglia poate activa astrocitele într-o stare numită A1 și poate provoca leziuni suplimentare și moartea neuronilor.
Cu toate acestea, declanșatorul acestui mecanism a fost neclar, la fel cum a fost dacă există compuși care pot opri astrocitele să intre în starea hiperactivă A1. Acestea sunt întrebările pe care noul studiu a încercat să le abordeze.
Mitocondriile și comportamentul lor neașteptat
În examinarea microgliei, cercetătorii au arătat că ciclul dăunător și vicios al inflamației se poate dezvolta și atunci când nu există bucăți de neuron care să fie eliminate. Deci, au plecat în căutarea unui declanșator. L-au găsit într-o formă curioasă de comportament mitocondrial.
Mitocondriile sunt minuscule centrale din interiorul celulelor care produc energie pentru ca celulele să producă proteine și să își îndeplinească diferitele funcții. O celulă tipică poate conține mii de mitocondrii.
Ceea ce a descoperit echipa, spre surprinderea lor, a fost că aceste mici componente ale celulelor par capabile să trimită semnale de moarte între celule.
Mitocondriile se află într-o stare dinamică continuă de schimbare a dimensiunii, formei și locației în interiorul celulelor. Se fragmentează și se reasamblează într-un proces de fisiune și fuziune constantă, iar echilibrul dintre aceste două procese poate determina cât de bine funcționează mitocondriile în interiorul celulelor.
Prea multă fuziune determină pierderea agilității mitocondriilor; prea multă fisiune și devin prea fragmentate pentru a funcționa.
Se pare că proteinele toxice din spatele bolii neurodegenerative pot stimula hiperactivitatea în Drp1, o enzimă care este necesară pentru menținerea echilibrului fisiunii-fuziune în mitocondrii.
În studiile anterioare, Mochly-Rosen și echipa ei au descoperit că tratamentul cu peptida sau proteina mică, P110, poate reduce fisiunea mitocondrială și, prin urmare, deteriorarea celulară pe care o induce Drp1 hiperactiv.
Reducerea inflamației și a morții neuronilor
În noul studiu, cercetătorii au descoperit că tratarea șoarecilor pe parcursul mai multor luni cu P110 a redus activitatea microgliei și astrocitelor și inflamația din creierul animalelor.
În alte experimente folosind celule cultivate, echipa a constatat că atât microglia cât și astrocitele pot expulza mitocondriile deteriorate în împrejurimile lor și că acestea pot deteriora și distruge neuronii. Aceste experimente au arătat, de asemenea, că P110 poate bloca acest lucru.
Studii recente au arătat că și celulele sănătoase pot expulza mitocondriile și că acest lucru nu provoacă rău. Cu toate acestea, microglia și astrocitele inflamate au expulzat mitocondriile deteriorate, care au fost letale pentru neuronii din apropiere.
Echipa a descoperit că P110 a reușit să blocheze fragmentarea mitocondriilor în interiorul microgliei și astrocitelor suficient pentru a reduce semnificativ moartea neuronilor.
Cercetătorii continuă acum investigațiile pentru a afla exact modul în care mitocondriile deteriorate expulzate din celulele gliale declanșează moartea neuronilor.
