Εξηγώντας γιατί ακόμη και οι υγιείς εγκέφαλοι δεν λειτουργούν καλά με την ηλικία, οι ερευνητές του Salk έχουν ανακαλύψει ότι γονίδια που ενεργοποιούνται νωρίς στην ανάπτυξη του εγκεφάλου για να διασπάσουν τις συνδέσεις μεταξύ των νευρώνων, όπως ο λεπτός ρυθμός του εγκεφάλου ενεργοποιούνται και πάλι σε γήρανση των νευρωνικών κυττάρων υποστήριξης που ονομάζονται αστροκύτταρα. Το έργο, το οποίο δημοσιεύτηκε στο Cell Reports στις 2 Ιανουαρίου 2018, δείχνει ότι τα αστροκύτταρα μπορεί να είναι καλοί θεραπευτικοί στόχοι για την πρόληψη ή την αντιστροφή των επιδράσεων της φυσιολογικής γήρανσης.
“Ένα μεγάλο μέρος της εργασίας για να εξετάσουμε πώς τα μη νευρικά κύτταρα του εγκεφάλου-συγκεκριμένα αστροκύτταρα-επηρεάζουν τη λειτουργία των νευρώνων έχουν συνεχιστεί στον νεαρό εγκέφαλο κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης”, λέει ο Nicola Allen, βοηθός καθηγητής στο εργαστήριο μοριακής νευροβιολογίας του Salk. “Αλλά θέλαμε να καταλάβουμε γιατί σε μία υγιή γήρανση του εγκεφάλου, οι νευρώνες δεν επικοινωνούν τόσο καλά όσο συνήθιζαν”.
Αν και δεν έχουν μελετηθεί σχεδόν όπως οι νευρώνες, τα αστροκύτταρα-που ονομάζονται για την εμφάνιση τους σε σχήμα αστεριού – αποτελούν το ένα τρίτο έως το ήμισυ όλων των κυττάρων του εγκεφάλου και διαπιστώνεται όλο και περισσότερο ότι είναι κρίσιμα για τη λειτουργία των νευρώνων.
Ο Allen ανακάλυψε προηγουμένως μια κατηγορία πρωτεϊνών που εκκρίνονται από αστροκύτταρα που βοηθούν τους νευρώνες να σχηματίζουν ενεργές συνδέσεις, γνωστές ως συνάψεις. Χωρίς αυτή τη βοήθεια, οι νευρώνες δεν θα επικοινωνούν. Οι νευροεπιστήμονες γνωρίζουν ότι στους νέους, αναπτυσσόμενους εγκεφάλους, οι συνάψεις ενεργοποιούνται και απενεργοποιούνται, ενώ στον ενήλικο εγκέφαλο είναι ως επί το πλείστον σταθερές.
Αλλά στους ηλικιωμένους εγκεφάλους, οι νευρώνες αρχίζουν να χάνουν τις συνδέσεις και δεν επικοινωνούν επίσης. Ο Άλεν και ο μεταπτυχιακός φοιτητής Matthew Boisvert αναρωτήθηκαν εάν οι αλλαγές στις συνάψεις και στη νευρωνική επικοινωνία κατά τη διάρκεια της γήρανσης μπορεί να σχετίζονται με αλλαγές στα αστροκύτταρα.
Για να ανακαλύψει, το δίδυμο αποφάσισε να συγκρίνει την έκφραση γονιδίων σε αστροκύτταρα στον ενήλικα εγκέφαλο έναντι του ηλικιωμένου εγκεφάλου σε ποντίκια. Αυτό θα τους έδινε μια ιδέα για το ποια γονίδια είναι ενεργά στα δύο στάδια.
Ο Boisvert επέλεξε να συγκρίνει τα ποντίκια ηλικίας τεσσάρων μηνών, τα οποία σε ποντίκια είναι ενήλικες, σε ποντίκια ηλικίας δύο ετών, τα οποία είναι αρκετά ηλικιωμένα. Χρησιμοποίησε μια μοριακή τεχνολογία που ονομάζεται ribo-tag που του επέτρεψε να ανακαλύψει ποια γονίδια έγιναν σε πρωτεΐνες από αστροκύτταρα.
Λειτουργεί με την απομόνωση των μηχανών παρασκευής πρωτεϊνών των κυττάρων (που ονομάζονται ριβοσώματα), τα οποία μετατρέπουν αντίγραφα mRNA του DNA (γονίδια) σε πρωτεΐνες. Λαμβάνοντας ένα είδος μοριακής στιγμιότυπου των ριβοσωμάτων ενός αστροκυττάρου, είναι δυνατόν να δούμε όλα τα αντίγραφα mRNA σε εξέλιξη και έτσι να γνωρίζουμε ποια γονίδια είναι ενεργά.