Митохондрии играют важную роль в поддержании здоровья клеток. При повреждении они удаляются посредством процесса переработки, называемого митофагией, который имеет решающее значение для функционирования долгоживущих клеток, особенно в мозге. Нарушенная митофагия тесно связана с нейродегенеративными расстройствами, такими как болезнь Альцгеймера и Паркинсона, что делает ее критически важным направлением для разработки лекарств и терапевтических инноваций.
Новое исследование лаборатории Мак-Вильямса в Университете Хельсинки, возглавляемое Анной Раппе, раскрывает меняющийся и неожиданный ландшафт митофагии в различных типах клеток мозга в процессе старения. Исследование опубликовано в журнале The EMBO Journal.
Например, уровни митофагии увеличились в специализированной области мозга мышей, отвечающей за движение, по мере старения животных, тогда как в клетках мозга, связанных с памятью, митофагия сначала возросла, а затем резко снизилась в старости. Эти результаты определяют средний возраст как ключевую точку перегиба для здорового старения мозга, предлагая новые идеи о молекулярных механизмах, которые поддерживают функцию мозга млекопитающих.
Другим ключевым выводом исследования стало то, что некоторые лизосомы, структуры, ответственные за расщепление клеточных отходов, теряют кислотность по мере старения мозга. Это захватывающее наблюдение совпадает с изменениями, наблюдаемыми в моделях болезни Альцгеймера, что позволяет предположить, что процессы, наблюдаемые при нормальном старении, могут усугубляться при развитии нейродегенеративных состояний.
Результаты ставят под сомнение предыдущие предположения о том, что митофагия просто уменьшается с возрастом у всех видов, показывая, что у долгоживущих млекопитающих этот особый процесс рециркуляции гораздо более динамичен и сложен.
Предыдущие исследования, часто с использованием короткоживущих моделей, таких как дрожжи и черви, предполагали, что уровень митофагии снижается в течение жизни, что делает его отличительным признаком старения. Однако изучение этого процесса в стареющем мозге млекопитающих было сложной задачей из-за сложности мозговой ткани и ограничений традиционных методов исследования.
Только недавно стали доступны инструменты, необходимые для отслеживания митофагии в различных тканях и органах млекопитающих. Лаборатория Мак-Вильямса использовала передовые инструменты в области генетики мышей, оптобиологии, нейробиологии и передовой визуализации для отслеживания митофагии с течением времени в различных типах клеток мозга.
Их результаты подчеркивают важность разработки новых подходов к изучению старения мозга у долгоживущих видов, поскольку средний возраст становится критическим периодом для сохранения функций мозга.
«Нет сомнений в том, что митофагия снижается у видов с более короткой продолжительностью жизни. Хотя у нас есть общие важные гены и механизмы, ткани долгоживущих млекопитающих развивались под разным давлением, чтобы справляться с различными проблемами. Наша работа показывает, что митофагия очень динамична в стареющем мозге мышей, и предполагает, что средний возраст является критическим периодом для здоровья мозга млекопитающих», - прокомментировал Томас Мак-Вильямс.
Он добавил, что, хотя в этой области достигнут определенный прогресс в понимании нейродегенеративных заболеваний, высокий уровень неэффективности существующих методов лечения подчеркивает необходимость новых подходов.
«Еще многое предстоит сделать, но мы воодушевлены этими новыми открытиями, которые меняют наше понимание старения мозга. Вместе с нашими клиническими коллегами мы стремимся продвигать это исследование в сторону более ориентированных на человека приложений. Мы надеемся, что наши текущие результаты дадут компаниям и исследователям-трансляторам ценную дорожную карту, которая поможет ускорить разработку новых методов лечения заболеваний мозга», - сказал он.
