Yamanaka-faktorer kan vända neuronalt åldrande
Yamanaka-faktorer kan vända neuronalt åldrande
När en neuron åldras förlorar den synaptiska förbindelser med andra neuroner, den har mindre förmåga att överföra nervimpulser och dess ämnesomsättning ändras också.
Denna process av neuronalt åldrande - oundviklig med tidens gång - accelereras särskilt och blir en riskfaktor i neurodegenerativa patologier som Alzheimers sjukdom.
Men kan effekterna av åldrande vändas i celler lika specialiserade som neuroner?
En forskningsstudie ledd av universitetet i Barcelona beskriver hur hjärnneuroner hos mäss kan föryngras genom en kontrollerad cellulär omprogrammeringsnyckel som hjälper till att återställa vissa förändrade neurologiska egenskaper och funktioner.
Uppsatsen skulle kunna öppna upp nya perspektiv för att studera neurodegenerativa sjukdomar hos patienter. I ett innovativt tillvägagångssätt tar den upp processen för cellulär föryngring i neuroner och betonar rollen av vad som är känt som Yamanaka-faktorerna, nyckelproteiner för att vända åldrande som har studerats lite i nervsystemet.
Studien, publicerad i tidskriften CEll Stem Cell, leds av experterna Daniel del Toro och Albert Giralt från fakulteten för medicin och hälsovetenskap, Institutet för neurovetenskap (UBneuro) och Centrum för produktion och validering av avancerade terapier(CREATIO) från UB, IDIBAPS och området för neurodegenerativa sjukdomar i Biomedical Research Networking Center on Neurodegenerative Diseases (CIBERNED), och Rüdiger Klein, från Max Planck Institute for Biological Intelligence (Tyskland).
År 2012 tilldelades den japanska forskaren Shinya Yamanaka och den brittiska forskaren John Gurden Nobelpriset i medicin för sin forskning om att omprogrammera differentierade celler tillbaka till ett pluripotent celltillstånd.
Yamanaka-faktorerna - speciellt Oct4, Sox2, Klf4 och c-Myc - är transkriptionsfaktorer som finns i hela den vetenskapliga litteraturen om cellprogrammering.
Även om mycket internationell forskning har fokuserat på studier av faktorer i föryngring och regenerering av perifera vävnader (hud, muskler, lever och hjärta), gräver denna studie nu ini vilka effekter de kan ah på det centrala nervsystemet.
Specifikt har teamet studerat effekterna av kontrollerat uttryck av Yamanaka-faktorer i hjärnan hos möss i cellulära omprogrammeringscykler under olika faser av neuronal utveckling.
Daniel del Toro, huvudutredare för Ramón y Cajal-programmet vid UB:s institution för biomedicin, betonar att "när Yamanakas faktorer introduceras under utvecklingsfasen, genereras fler neuroner och hjärnan är mer voluminös (den kan fördubblas i storlek).
Dett leder till bättre motorisk och social aktivitet i vuxenstadierna".
Och han fortsätter: "Dessa resultat förklaras av det faktum att vi gjorde det möjligt för alla hjärnceller att uttrycka dessa faktorer, inklusive stamceller.
"Det var mycket överraskande att upptäcka att om vi kontrollerar uttrycket av dessa faktorer mycket exakt, kan vi också kontrollera cellproliferationsprocessen och få hjärnor med större hjärnbark utan att förlora den korrekta strukturen och funktioner", tillägger han.
Forskaren noterar att "vi blev också förvånade över att det beteendemässigt inte fanns några negativa beteendemässiga konsekvenser, och mössen förbättrades till och med i motoriska och sociala interaktionsbeteenden".
Professor Albert Giralt sa att, i fallet med vuxna möss, "uttrycket av Yamanaka-faktorer i vuxna neuroner gör att dessa celler föryngras och visar skydd mot neurodegenerativa sjukdomar som Alzheimers".
"I dessa föryngrade neuroner upptäckte vi att antalet synaptiska anslutningar ökar, den förändrade ämnesomsättningen stabiliseras och cellens epigenetiska profil är också normaliserad", säger Giralt.
"Alla dessa förändringar har en mycket positiv effekt på deras funktion som neuroner", säger experten.
Att förstå åldrandeprocessen på cellnivå öppnar nya horisonter i kampen mot sjukdomar genom cellulär omprogrammering. Denna process medför emellertid också risken att generera tillväxten av avvikande cellpopulationer, dvs tumörer.
Experterna säger att "i vår studie, genom att exakt kontrollera specifika neurala populationer, har vi kunnat säkerställa att faktorerna inte bära är säkra, utan också förbättrar neuronal synaptisk plasticitet såväl som kognitiva funktioner av högre ordning, såsom förmågan att umgås och bilda nya minnen".
De noterar också att "eftersom positiva effekter också har identifierats när faktorerna uttrycks i mycket tidiga stadier av hjärnans utveckling, tror vi att det skulle vara intressant att utforska deras konsekvenser vid neuroutvecklingsstörningar".
Men hur verkar dessa faktorer på nervsystemet? Allt tyder på att Yamanakas faktorer verkar på minst tre molekylära skalor. För det första har de epigenetiska effekter och detta skulle påverka gentranskriptionen (DNA-metyleringsprocess, histoner, etc). Det skulle också äventyra metabola vägar och mitokondriell funktion (cellulär energiproduktion och reglering). Slutligen kan de påverka många gener och signalvägar involverade i synaptisk plasticitet.
Forskarna drar slutsatsen att de, baserat på de nya resultaten, vill "främja framtida forskning för att avgöra vilka andra sjukdomar i nervsystemet som skulle kunna dra nytta av cellomprogrammeringsteknologi, för att undersöka de underliggande molekylära mekanismerna för att utforma nya terapeutiska strategier och, slutligen, för att föra resultaten närmare klinisk praxis vid behandling av patienter".
Kommentarer
Skicka en kommentar