Creier sănătos. Sursa foto: Pixabay
Din cuprinsul articolului
O cercetare aduce lumină asupra procesului de îmbătrânire a creierului și explică de ce funcțiile cognitive se deteriorează odată cu vârsta. Studiul sugerează că schimbările la nivel celular și molecular stau la baza pierderii treptate a abilităților cognitive, informează livescience.
Cercetătorii descoperă factori-cheie în degradarea creierului
Un studiu recent realizat pe șoareci sugerează că îmbătrânirea ar putea „șterge” markerii epigenetici care reglează activitatea genelor în creier, fenomen ce ar putea avea efecte nedorite asupra funcțiilor cognitive.
Markerii epigenetici, mici semnale chimice atașate ADN-ului, se modifică pe măsură ce organismul îmbătrânește, iar aceste schimbări au condus la dezvoltarea așa-numitelor „ceasuri de îmbătrânire”. Aceste „ceasuri” urmăresc pierderea markerilor în anumite zone ale genomului, dar până acum datele erau limitate, în special pentru creier, ceea ce îngreuna identificarea proceselor de îmbătrânire ce ar putea fi încetinite sau chiar inversate.
Noul studiu a cartografiat markerii epigenetici în creierul șoarecilor, analizând peste 200.000 de celule și creând astfel cel mai complex atlas epigenetic al îmbătrânirii realizat până în prezent. Rezultatele arată modul în care diferite regiuni ale creierului sunt afectate de îmbătrânire și oferă o bază solidă pentru cercetări viitoare dedicate creierului uman.
În ansamblu, cercetarea sugerează că genomurile pierd treptat controlul asupra funcțiilor esențiale, pe măsură ce organismul înaintează în vârstă. „Îmbătrânirea nu înseamnă doar uzură; reprezintă pierderea controlului asupra modului în care sunt reglate genele”, a explicat David Sinclair, genetician la Universitatea Harvard, care nu a participat la acest studiu.
Creier uman. Sursa foto: Pixabay
Ce au descoperit cercetătorii la șoareci
Chiar dacă organismul uman este alcătuit dintr-o gamă uluitoare de tipuri de celule, fiecare dintre ele conține exact același set de gene.„Simpla secvență a ADN-ului nu dictează modul în care se dezvoltă o celulă”, explică Joseph Ecker, genetician la Institutul Institutul Salk din San Diego și coautor al studiului recent.
Potrivit acestuia, expresia genelor este controlată prin mecanisme epigenetice, care devin cruciale în special în creier. Neuronii trebuie să funcționeze întreaga viață fără a perturba expresia genelor, pentru a-și menține fiziologia intactă.
Ecker a lucrat îndeaproape cu Margarita Behrens, neurocercetătoare la același institut. Echipa a analizat creierele șoarecilor la trei etape: tinerețe (2 luni), maturitate (9 luni) și bătrânețe (18 luni). Creierele au fost secționate în 18 felii ultrafin și, din aceste fragmente, au fost extrase nuclee pline de ADN pentru a studia semnalele epigenetice esențiale.
Unul dintre aceste semnale, numit metilare (Metilarea este un proces biochimic esențial care implică adăugarea unei grupări metil (la o moleculă ADN, proteine, enzime), acționând ca un comutator principal pentru reglarea genelor, detoxifiere, producția de neurotransmițători și repararea celulară) presupune atașarea unui mic grup chimic, gruparea metil, pe bazele ADN.
Acest proces tinde să „închidă” anumite gene, iar cercetătorii au observat că, odată cu înaintarea în vârstă, șoarecii și-au pierdut aceste etichete metil. Ca rezultat, genele implicate în răspunsul imun au devenit mai active decât de obicei în celulele imune cerebrale, microglia, la șoarecii vârstnici.
Creier. Sursa foto: Pixabay
Cercetările au mai scos la iveală câteva aspecte neglijate până acum
Cercetările au scos la iveală mecanisme genetice până acum ignorate, care par să joace un rol important în procesul de îmbătrânire a creierului. Potrivit lui David Sinclair, este vorba despre gene neglijate în mare parte de comunitatea științifică, dar care își modifică semnificativ comportamentul odată cu trecerea anilor.
Această adaptare sugerează că, pe măsură ce îmbătrânim, organismul ar putea pierde controlul asupra unor regiuni ale genomului esențiale pentru sănătatea cerebrală. Cercetătorii au analizat și cromatina, structura complexă formată din ADN și proteine, responsabilă de organizarea materialului genetic în cromozomi.
Rezultatele arată că activitatea genetică intensificată în creierul îmbătrânit influențează arhitectura cromatinei. Mai exact, apar bucle suplimentare, compacte, cunoscute sub numele de domenii asociate topologic (TAD - Topologically Associating Domains), care contribuie la reglarea expresiei genelor. Creșterea numărului acestor structuri ar putea deveni, spun autorii, un indicator distinct al îmbătrânirii.
Cercetării fac un pas uriaș spre cartografierea epigenetică detaliată a creierului uman
În acest context, epigenetica este tot mai des invocată ca posibilă cheie pentru înțelegerea fenomenului de „super-îmbătrânire”. Dereglarea funcțiilor genomice poate avea efecte majore asupra organismului, iar reacția sistemului imunitar la activitatea crescută a așa-numitelor „gene săritoare” ar putea duce la distrugerea celulelor nervoase. Un astfel de proces riscă să afecteze echilibrul fragil al rețelelor neuronale.
Cercetătorii fac legătura și cu studii recente publicate în revista Nature, care evidențiază că persoanele cu performanțe cognitive remarcabile la vârste înaintate, așa-numiții „super-vârstnici”, dispun de un număr mai mare de celule precursoare în zonele cerebrale asociate memoriei. O posibilă explicație ar fi nivelul mai scăzut de activare a genelor săritoare, fapt care ar contribui la menținerea în viață a neuronilor esențiali pentru funcțiile cognitive.
Pentru specialiști, aceste descoperiri reprezintă doar un pas într-un demers mai amplu: cartografierea epigenetică detaliată a creierului uman, un obiectiv care ar putea deschide noi direcții în înțelegerea și, eventual, încetinirea procesului de îmbătrânire.
