Μια μελέτη σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων αποκάλυψε σημαντικές μεταβολές στα ανοσοκύτταρα, στην οργάνωση του γονιδιώματος και στη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης στον γηράσκοντα ανθρώπινο ιππόκαμπο προσφέροντας πολύτιμες γνώσεις για τη γήρανση του εγκεφάλου και τις νοητικές παθήσεις που σχετίζονται με την ηλικία. Ο ιππόκαμπος είναι μια περιοχή του εγκεφάλου ζωτικής σημασίας για τη μάθηση και τη μνήμη.
Μεταξύ περίπου 50 και 75 ετών το κυτταρικό τοπίο του ανθρώπινου ιππόκαμπου αρχίζει να μεταβάλλεται. Τα ανοσοκύτταρα αλλάζουν, η τρισδιάστατη οργάνωση του γονιδιώματος αποδυναμώνεται και τα πρότυπα γονιδιακής ρύθμισης αναδιαμορφώνονται σε πολλούς διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους.
Οι εκτεταμένες αυτές αλλαγές ξεκινούν ήδη από τη μέση ηλικία και ενδέχεται να εξηγούν γιατί η προχωρημένη ηλικία αποτελεί τον σημαντικότερο παράγοντα κινδύνου για νευροεκφυλιστικές παθήσεις, όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.
Για να παρακολουθήσουν αυτή τη διαδικασία, οι ερευνητές ανέλυσαν μεμονωμένα κύτταρα από ιστό του ανθρώπινου ιππόκαμπου που είχε συλλεχθεί από άτομα διαφορετικών ηλικιών κατά τη διάρκεια της ενήλικης ζωής. Χρησιμοποιώντας προηγμένες τεχνικές ανάλυσης μεμονωμένων κυττάρων, χαρτογράφησαν τόσο τη γονιδιακή ρύθμιση όσο και την τρισδιάστατη αρχιτεκτονική του γονιδιώματος δημιουργώντας μία από τις λεπτομερέστερες έως σήμερα εικόνες του τρόπου με τον οποίο μεταβάλλονται αυτά τα χαρακτηριστικά καθώς γερνά ο ανθρώπινος εγκέφαλος.
Τα ευρήματα
Η μέση ηλικία σηματοδοτεί μια σημαντική μεταβολή του ανοσοποιητικού συστήματος. Η πιο εμφανής μετάβαση παρατηρήθηκε στα μικρογλοία, τα ανοσοκύτταρα που συμβάλλουν στη συντήρηση και την προστασία του εγκεφάλου. Μεταξύ περίπου 50 και 75 ετών τα μικρογλοιακά κύτταρα που είχαν σχηματιστεί κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη μειώθηκαν σημαντικά. Στη θέση τους οι ερευνητές εντόπισαν κύτταρα των οποίων το μοριακό προφίλ έμοιαζε με εκείνο ανοσοκυττάρων που κυκλοφορούν στο αίμα.
Η διαπίστωση αυτή αμφισβητεί τη μακροχρόνια αντίληψη ότι τα μικρογλοία που εγκαθίσταται στον εγκέφαλο πριν από τη γέννηση παραμένουν εκεί καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής. Επιπλέον τα νέα κύτταρα με χαρακτηριστικά μικρογλοίας εμφάνιζαν εντονότερα σημάδια φλεγμονής γεγονός που ενισχύει το ενδεχόμενο να συμβάλλουν στη χρόνια νευροφλεγμονή που συνοδεύει τη γήρανση του εγκεφάλου.
Η ανάλυση αποκάλυψε και μία ακόμη σημαντική απώλεια: μειώθηκαν αισθητά οι κυτταρικοί πληθυσμοί που συμμετέχουν στη διατήρηση του αιματοεγκεφαλικού φραγμού. Αυτή η προστατευτική δομή εμποδίζει δυνητικά επιβλαβείς ουσίες που κυκλοφορούν στο αίμα να εισέλθουν στον εγκεφαλικό ιστό.
«Τα μικρογλοία είναι κρίσιμα για τη διατήρηση της ομοιόστασης του εγκεφάλου. Όταν αυτά τα κύτταρα παύουν να εκτελούν αποτελεσματικά τις λειτουργίες “καθαρισμού” τους, συσσωρεύονται τοξικές ουσίες που μπορούν να πυροδοτήσουν φλεγμονώδεις διεργασίες και ενδέχεται να συμβάλουν στην ανάπτυξη νευροεκφυλιστικών νοσημάτων» δήλωσε ο Μπινγκ Ρεν ένας από τους κύριους συγγραφείς της μελέτης, επιστημονικός διευθυντής και διευθύνων σύμβουλος του New York Genome Center και καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Columbia.
Η οργάνωση του γονιδιώματος αποδυναμώνεται με την ηλικία
Οι αλλαγές δεν περιορίστηκαν στα ανοσοκύτταρα και στα κύτταρα του αγγειακού συστήματος. Σε διάφορους τύπους εγκεφαλικών κυττάρων οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η τρισδιάστατη δομή του γονιδιώματος γινόταν σταδιακά λιγότερο οργανωμένη.
Το DNA δεν βρίσκεται μέσα στον κυτταρικό πυρήνα ως ένα χαλαρά διπλωμένο νήμα. Αντίθετα αναδιπλώνεται σε μια ιδιαίτερα οργανωμένη δομή η οποία καθορίζει ποια γονίδια μπορεί να χρησιμοποιήσει κάθε κύτταρο. Η εκτεταμένη αποδιοργάνωση αυτής της αρχιτεκτονικής υποδηλώνει ότι η εξασθένηση της οργάνωσης του γονιδιώματος αποτελεί βασικό χαρακτηριστικό της γήρανσης του εγκεφάλου.
«Η εργασία αυτή αποτελεί σημαντικό βήμα προόδου στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο η γήρανση αναδιαμορφώνει το ανθρώπινο γονιδίωμα στα εγκεφαλικά κύτταρα. Τα ευρήματα αναδεικνύουν την ανάγκη να μελετήσουμε τη γονιδιακή ρύθμιση και την οργάνωση του γονιδιώματος ώστε να κατανοήσουμε τους μοριακούς μηχανισμούς της γήρανσης» δήλωσε ο Νέιθαν Ζέμκε διευθυντής Μονοκυτταρικής Γονιδιωματικής στο Κέντρο Επιγονιδιωματικής του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Σαν Ντιέγκο.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η γήρανση του εγκεφάλου δεν είναι απλώς μια αργή συσσώρευση βλαβών. Αντίθετα, τα ανοσολογικά, αγγειακά και νευρωνικά συστήματα φαίνεται να υφίστανται συντονισμένες αλλαγές καθώς οι άνθρωποι μεγαλώνουν.
«Το σημαντικό είναι ότι η μελέτη αποκαλύπτει πως η γήρανση δεν αποτελεί απλώς μια σταδιακή έκπτωση των λειτουργιών, αλλά μια συντονισμένη και δυναμική αναδιαμόρφωση των ανοσολογικών, αγγειακών και νευρωνικών συστημάτων. Τα ευρήματα αυτά ανοίγουν τον δρόμο για τον εντοπισμό νέων θεραπευτικών στόχων με σκοπό τη διατήρηση της ακεραιότητας των νευρωνικών κυκλωμάτων και της εγκεφαλικής λειτουργίας σε όλη τη διάρκεια της ζωής» αναφέρει ο Ξιαμίνγκ Ξου καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Ίρβαϊν και συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
Ένας ευρύτερος χάρτης των μεταβολών του γονιδιώματος
Η συγκεκριμένη έρευνα είναι μία από τις έξι μελέτες που δημοσιεύθηκαν στην επιθεώρηση «Science» στο πλαίσιο του προγράμματος 4D Nucleome (4DN) των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας των ΗΠΑ (NIH). Η δεκαετής αυτή πρωτοβουλία δημιουργήθηκε με στόχο τη χαρτογράφηση των αλλαγών στην αρχιτεκτονική του γονιδιώματος τόσο στον χώρο όσο και στον χρόνο.
Από το 2015 έως το 2025 το πρόγραμμα ένωσε διεπιστημονικές ερευνητικές ομάδες από ολόκληρες τις Ηνωμένες Πολιτείες για να μελετήσουν πώς η χωρική οργάνωση του γονιδιώματος επηρεάζει τη βιολογική λειτουργία. Ο Μπινγκ Ρεν συμμετείχε επίσης ως συν-επικεφαλής ή συν-συγγραφέας σε τρεις ακόμη δημοσιεύσεις στο Science, οι οποίες διερεύνησαν την αρχιτεκτονική του γονιδιώματος σε διαφορετικούς κυτταρικούς τύπους και σε διαφορετικές χρονικές κλίμακες.
Συνολικά, οι μελέτες αυτές δημιουργούν μια πολύτιμη βάση δεδομένων για τους ερευνητές που διερευνούν πώς οι διαταραχές στην οργάνωση του γονιδιώματος σχετίζονται με την ανάπτυξη, τη γήρανση και διάφορες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένων των νευροεκφυλιστικών νοσημάτων.
Naftemporiki.gr
Για να εμφανίζονται περισσότερα άρθρα της Ναυτεμπορικής στις αναζητήσεις σας εύκολα και γρήγορα, πρέπει να προσθέσετε το site στις προτιμώμενες πηγές σας. Μπορείτε να το κάνετε πηγαίνοντας εδώ.
