Unele zone ale creierului adult conţin celule stem neuronale în repaus, sau latente, care pot fi reactivate pentru a forma noi neuroni. Cu toate acestea, tranziţia de la repaus la proliferare este puţin cunoscută în prezent. O echipă condusă de oameni de ştiinţă de la universităţile din Geneva (UNIGE) şi Lausanne (UNIL) a descoperit cum să trezească celulele stem neuronale şi să le reactiveze, la şoarecii adulţi.
Echipa a descoperit importanţa metabolismului celular în acest proces şi a identificat modalitatea de a trezi aceste celule stem neuronale şi de a le reactiva.
Biologii au reuşit să crească astfel numărul de neuroni noi în creierul şoarecilor adulţi şi chiar bătrâni. Aceste rezultate, promiţătoare pentru tratamentul bolilor neurodegenerative, au fost publicate miercuri, în revista Science Advances.
Celulele stem au capacitatea unică de a se replica continuu şi de a da naştere unor celule diferenţiate cu funcţii mai specializate. Celulele stem neuronale (NSC/CSN) sunt responsabile de construirea creierului în timpul dezvoltării embrionare, generând toate celulele sistemului nervos central, inclusiv neuronii.
Capacitatea de neurogeneză scade odată cu vârsta
În mod surprinzător, CSN persistă în anumite regiuni ale creierului chiar şi după ce creierul este complet format şi pot produce noi neuroni pe tot parcursul vieţii. Acest fenomen biologic, numit neurogeneză adultă, este important pentru funcţii specifice, cum ar fi procesele de învăţare şi de memorie.
Cu toate acestea, în creierul adult, aceste celule stem devin mai silenţioase sau „latente" şi îşi reduc capacitatea de reînnoire şi diferenţiere. Ca urmare, neurogeneza scade semnificativ odată cu vârsta.
Acum, laboratoarele autorului principal al studiului, Jean-Claude Martinou, profesor emerit în cadrul departamentului de biologie moleculară şi celulară la facultatea de ştiinţe a UNIGE, şi Marlen Knobloch, profesor asociat în cadrul departamentului de ştiinţe biomedicale la facultatea de biologie şi medicină a UNIL, au descoperit un mecanism metabolic prin care CSN adulte pot ieşi din starea lor latentă şi pot deveni active.
„Am descoperit că mitocondriile, organitele producătoare de energie din cadrul celulelor, sunt implicate în reglarea nivelului de activare a CSN adulte'', explică Francesco Petrelli, cercetător la UNIL şi prim autor al studiului.
Transportatorul mitocondrial de piruvat (MPC), un complex proteic descoperit în urmă cu unsprezece ani în grupul profesorului Martinou, joacă un rol deosebit în această reglare.
Activitatea sa influenţează opţiunile metabolice pe care o celulă le poate utiliza. Cunoscând căile metabolice care disting celulele active de cele inactive, oamenii de ştiinţă pot trezi celulele inactive prin modificarea metabolismului lor mitocondrial.
Noi perspective
Biologii au blocat activitatea MPC prin utilizarea de inhibitori chimici sau prin generarea de şoareci mutanţi pentru gena Mpc1.
Folosind aceste abordări farmacologice şi genetice, oamenii de ştiinţă au reuşit să activeze CSN latente şi să genereze astfel neuroni noi în creierul şoarecilor adulţi şi chiar bătrâni. '
„Prin această cercetare, demonstrăm că redirecţionarea căilor metabolice poate influenţa direct starea de activitate a CSN adulte şi, în consecinţă, numărul de neuroni noi generaţi'', rezumă profesorul Knobloch, coautor principal al studiului. '
Aceste rezultate aruncă o nouă lumină asupra rolului metabolismului celular în reglarea neurogenezei. Pe termen lung, constatările ar putea duce la potenţiale tratamente pentru afecţiuni precum depresia sau bolile neurodegenerative, concluzionează autorii.
(Foto: Neuroni nou produşi - roşu - în girusul dentat cu nuclee de celule - albastru - şi un marker pentru neuronii imaturi - verde. Credit: © Knobloch Lab – UNIL).
