Miks on inimese aju vanusega seotud haiguste suhtes nii aldis?
Vanemate neuronite energiatootmise halvenemine võib aidata selgitada, miks inimese aju on vanusega seotud haiguste suhtes nii haavatav, selgub Californias Salki Instituudis tehtud uuest uuringust.
Teadlased kasutasid uut strateegiat, et avastada, et vanemate inimeste rakkudel on düsfunktsionaalsed mitokondrid - rakkude elektrijaamad - ja madalam energiatootmine.
Mitokondrid vastutavad meie toidu muundamise eest keemiliseks energiaks, mida meie rakud saavad kasutada. Mitokondrite geenide defektid võivad põhjustada haigusi, kuid teadlased teavad ka, et mitokondrid muutuvad vanusega vähem tõhusaks ja võivad põhjustada vanusega seotud häireid, nagu Alzheimeri ja Parkinsoni tõbi.
Vananemise mõju uurimine mitokondritele võib aidata teadlastel paremini mõista teadaolevat seost mitokondrite düsfunktsiooni ja vanusega seotud ajuhaiguste vahel.
Uued leiud avaldatakse ajakirjas Lahtriaruanded.
"Enamik teisi meetodeid kasutab vananemise simuleerimiseks rakkudel keemilisi pingeid," ütles Salk'i geneetikalabori professor, vanemautor dr Rusty Gage. "Meie süsteemi eeliseks on näidata, mis juhtub loomulikult vananevate mitokondritega inimkehas."
Varem oli Gage'i uurimisrühm välja töötanud meetodi, mille abil saab naharakud vahetult muundada neuroniteks (nn indutseeritud neuroniteks ehk iN-ideks). Enamik patsiendi rakkudest neuronite loomise tehnikaid sõltub vahepealsest tüviraku etapist (luues nn indutseeritud pluripotentsed tüvirakud), mis lähtestab rakulised vananemismärgid. Kuid need iN-id säilitasid vananemise märke, sealhulgas muutusi geenide aktiivsuses ja rakkude tuumades, teatas meeskond 2015. aastal.
Praeguses uuringus soovisid teadlased uurida, kas rakkude mitokondrid säilitasid iN teisendamise käigus ka vananemise tunnused. Niisiis, kasutades naharakke, mis on võetud inimestelt vanuses 0–89 aastat, lõid teadlased igalt doonorilt iN-id ja kasutasid seejärel mitmesuguseid meetodeid iga rakukomplekti mitokondrite uurimiseks.
Igalt inimeselt eraldatud naharakkude mitokondritel esines vähe vanusega seotud muutusi. Kui rakud muundati otseselt neuroniteks, olid vanemate doonorite mitokondrid oluliselt erinevad. Näiteks lülitati energia tootmisega seotud mitokondriaalsed geenid välja ja mitokondrid olid vähem tihedad, killustatumad ja tekitasid vähem energiat.
"Päris igal alal, mida me vaatasime - funktsionaalsetel, geneetilistel ja morfoloogilistel - olid defektid," ütles Salki personali teadlane ja uue artikli kaasvastav autor dr Jerome Mertens.
Teadlased oletasid, et iN-de mitokondreid mõjutas vananemine rohkem kui naharakkude mitokondreid, et neuronid sõltuvad energia saamiseks rohkem mitokondritest.
"Kui teil on vana halva mootoriga auto, mis istub teie garaažis iga päev, pole see oluline," ütles Mertens. "Aga kui sõidate selle autoga, muutub mootor suureks probleemiks."
Leid näitab, kuidas vananemine võib elundeid kogu kehas erinevalt mõjutada.
Järgmisena plaanib meeskond rakendada oma tehnikat vanusega seotud haiguste, sealhulgas Alzheimeri ja Parkinsoni tõve uurimiseks. Eelmises töös on nende haigustega seotud mitokondriaalseid defekte. Kogudes nende haigustega patsientide naharakke ja luues iN-sid, saab meeskond uurida, kuidas nende patsientide neuronaalsed mitokondrid erinevad mõjutamata vanemate inimeste neuronaalsetest mitokondritest.
"Vananemise uurimiseks pole ühtegi teist in vitro inimese neuronimudelit," ütles uurimistöötaja ja artikli esimene autor dr Yongsung Kim. "Nii et meie dokumendi suur väljavõte on see, et töötasime välja tööriista, mis võimaldab meil uurida neuroloogilist vananemist ja vanusega seotud haigusi."
Allikas: Salki instituut
