Τα προβλήματα μνήμης ενδέχεται να μην αποτελούν αναπόφευκτο κομμάτι της γήρανσης

Νέα ευρήματα από το Πανεπιστήμιο Virginia Tech δείχνουν ότι η απώλεια μνήμης που σχετίζεται με την ηλικία προέρχεται από συγκεκριμένες μοριακές αλλαγές στον εγκέφαλο και ότι η ρύθμιση αυτών των διεργασιών μπορεί να βοηθήσει στην αποκατάσταση της λειτουργίας της μνήμης.

Σε δύο συμπληρωματικές μελέτες, ο TimothyJarome, αναπληρωτής καθηγητής στη Σχολή Ζωικών Επιστημών του VirginiaTech, και οι μεταπτυχιακοί φοιτητές του χρησιμοποίησαν προηγμένα εργαλεία γονιδιακής επεξεργασίας για να στοχεύσουν αυτές τις αλλαγές και να βελτιώσουν τη μνήμη σε ηλικιωμένους αρουραίους, ένα κοινό μοντέλο για τη μελέτη της γήρανσης του εγκεφάλου.

«Η απώλεια μνήμης επηρεάζει πάνω από το ένα τρίτο των ανθρώπων άνω των 70 ετών και αποτελεί σημαντικό παράγοντα κινδύνου για τη νόσο Αλτσχάιμερ», δήλωσε ο Jarome. «Η εργασία μας δείχνει ότι η έκπτωση της μνήμης σχετίζεται με στοχεύσιμες μοριακές αλλαγές. Αν κατανοήσουμε τι προκαλεί αυτή τη φθορά σε μοριακό επίπεδο, μπορούμε να αρχίσουμε να κατανοούμε και τι πάει στραβά στην άνοια,και ίσως να ανοίξουμε το δρόμο για νέες θεραπείες».

Ρύθμιση των διαδρομών της μνήμης στον ιππόκαμπο και την αμυγδαλή

Η πρώτη μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο Neuroscience, με επικεφαλής τον Jarome και τη διδακτορική φοιτήτρια YeeunBae, εξέτασε μια μοριακή διαδικασία που ονομάζεται πολυουβικουιτινίωση K63. Η διαδικασία αυτήλειτουργεί σαν «σύστημα σήμανσης» που καθοδηγεί τις πρωτεΐνες των νευρικών κυττάρων ως προς τη συμπεριφορά τους. Όταν λειτουργεί σωστά, βοηθά τους νευρώνες να επικοινωνούν αποτελεσματικά και να σχηματίζουν αναμνήσεις.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι με τη γήρανση, η διαδικασία αυτή αλλάζει σε δύο βασικές περιοχές του εγκεφάλου:

•Στον ιππόκαμπο, τα επίπεδα της K63 πολυουβικουιτινίωσης αυξάνονται με την ηλικία. Όταν οι επιστήμονες τα μείωσαν μέσω του συστήματος CRISPR-dCas13, η μνήμη των ηλικιωμένων αρουραίων βελτιώθηκε.

•Στην αμυγδαλή, περιοχή που σχετίζεται με τη συναισθηματική μνήμη, τα επίπεδα μειώνονται με την ηλικία και η περαιτέρω μείωσή τους οδήγησε επίσης σε βελτιωμένη απόδοση μνήμης.

«Τα ευρήματα δείχνουν ότι η K63 πολυουβικουιτινίωση έχει κρίσιμο ρόλο στη γήρανση του εγκεφάλου», εξήγησε ο Jarome. «Η ρύθμιση αυτής της μιας διαδικασίας βοήθησε στη βελτίωση της μνήμης και στις δύο περιοχές.»

Επανενεργοποίηση ενός ανενεργού γονιδίου

Η δεύτερη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο Brain Research Bulletin και διεξήχθη από τον Jarome και τη διδακτορική φοιτήτρια Shannon Kincaid, επικεντρώθηκε στο γονίδιο IGF2, το οποίο υποστηρίζει το σχηματισμό της μνήμης. Καθώς ο εγκέφαλος γερνά, η δραστηριότητα του IGF2 μειώνεται επειδή το γονίδιο χημικά «σιωπά» στον ιππόκαμπο.

«Το IGF2 είναι ένα από τα λίγα αποτυπωμένα γονίδια στο DNA μας εκφράζεται μόνο από το ένα γονεϊκό αντίγραφο», εξήγησε ο Jarome. «Όταν αυτό το μοναδικό αντίγραφο αρχίζει να “κλείνει” με την ηλικία, χάνουμε το όφελός του».

Η ομάδα ανακάλυψε ότι η απενεργοποίηση αυτή συμβαίνει μέσω της μεθυλίωσης του DNA, μιας φυσικής διαδικασίας που προσθέτει χημικές ετικέτες στο DNA και «σβήνει» το γονίδιο. Χρησιμοποιώντας το σύστημα CRISPR-dCas9, οι ερευνητές αφαίρεσαν αυτές τις ετικέτες και ενεργοποίησαν ξανά το IGF2. Οι ηλικιωμένοι αρουραίοι παρουσίασαν σημαντική βελτίωση στη μνήμη τους.

«Ουσιαστικά ενεργοποιήσαμε ξανά το γονίδιο», είπε ο Jarome. «Τα ηλικιωμένα ζώα απέδωσαν πολύ καλύτερα, ενώ τα μεσήλικα, που δεν είχαν ακόμα προβλήματα μνήμης, δεν επηρεάστηκαν. Αυτό δείχνει ότι η έγκαιρη παρέμβαση είναι κρίσιμη».

Πολυπαραγοντική φύση της γήρανσης του εγκεφάλου

Οι δύο μελέτες αποκαλύπτουν ότι η απώλεια μνήμης δεν οφείλεται σε μία μόνο αιτία, αλλά σε πολλαπλά μοριακά συστήματα που μεταβάλλονται με το χρόνο.

«Αν θέλουμε να καταλάβουμε γιατί μειώνεται η μνήμη με την ηλικία ή γιατί αναπτύσσεται η Nόσος Αλτσχάιμερ, πρέπει να δούμε τη γενικότερη εικόνα και όχι ένα μόριο τη φορά», τόνισε ο Jarome.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

Και οι δύο μελέτες πραγματοποιήθηκαν με τη συνεργασία ερευνητών από τα Πανεπιστήμια RosalindFranklin, Indiana και PennState, με κύριους υπεύθυνους τις μεταπτυχιακές φοιτήτριες Bae και Kincaid. Η χρηματοδότηση προήλθε από τα NationalInstitutes of Health και την American Federation for Aging Research.

«Όλοι βιώνουν κάποια μείωση μνήμης με την ηλικία», πρόσθεσε ο Jarome. «Αλλά όταν αυτή γίνεται παθολογική, αυξάνεται ο κίνδυνος για Αλτσχάιμερ. Το ενθαρρυντικό είναι ότι κάποιες από αυτές τις αλλαγές σε μοριακό επίπεδο μπορούν να διορθωθούν, και αυτό μας ανοίγει τον δρόμο για πιθανές θεραπείες στο μέλλον».