Η αποτυχία εκκαθάρισης των δυσλειτουργικών μιτοχονδρίων (δηλαδή η ελαττωματική μιτοφαγία) μπορεί να είναι το κρίσιμο σημείο στην ανάπτυξη της νόσου Αλτσχάιμερ, σύμφωνα με πρόσφατη έρευνα στην οποία συμμετείχαν και Έλληνες επιστήμονες και δημοσιεύθηκε στο Nature Neuroscience.
Μια διεθνής συνεργασία μεταξύ ερευνητικών ινστιτούτων έχει παράσχει τα ισχυρότερα αποδεικτικά στοιχεία ότι η νόσος Αλτσχάιμερ έχει τις ρίζες της στην στα δυσλειτουργικά μιτοχόνδρια.
Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας, της Κρήτης, δρ. Κωνσταντίνος Παληκαράς και δρ. Νεκτάριος Ταβερναράκης (καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κρήτης και Πρόεδρος του ΙΤΕ), σε συνεργασία με την ερευνητική ομάδα του δρ. Vilhem Bohr (Εθνικό Ινστιτούτο Γήρανσης (ΝΙΑ) των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας (ΝΙΗ), των Ηνωμένων Πολιτειών), και του δρ. Evandro Fang (Πανεπιστήμιο Όσλο της Νορβηγίας) έδειξαν ότι η διαδικασία της μιτοφαγίας υπολειτουργεί στους ασθενείς με Αλτσχάιμερ και ότι η φαρμακολογική επαγωγή της αναστρέφει τα παθολογικά χαρακτηριστικά της νόσου, συμπεριλαμβανομένων των γνωστικών διαταραχών.
«Όταν το σύστημα καθαρισμού δεν λειτουργεί σωστά, θα υπάρξει συσσώρευση ελαττωματικών μιτοχονδρίων στα εγκεφαλικά κύτταρα», λέει ο νευρολόγος Vilhelm Bohr. «Και αυτό μπορεί να είναι πραγματικά επικίνδυνο».
Τα στοιχεία δείχνουν ότι περιοχές κλειδιά του εγκεφάλου συσσωρεύουν ένα μπερδεμένο χάος πρωτεϊνών tau και συστάδες πρωτεΐνης που ονομάζεται β αμυλοειδές. Αυτή η χωματερή πρωτεΐνης είναι ένα θανάσιμο χτύπημα για τους νευρώνες, αλλά η ανίχνευση του μονοπατιού που προωθεί τη διαδικασία είναι δύσκολη. Επίσης, η ύπαρξη ορισμένων γονιδίων αυξάνει τον κίνδυνο ανάπτυξης της πάθησης, ενώ η παρουσία του ιού του έρπητα μπορεί να κάνει τη διαφορά.
Μιτοχόνδρια και μιτοφαγία
Οι περισσότεροι τύποι κυττάρων στο σώμα στεγάζουν πολυάριθμες μικροσκοπικές δομές που ονομάζονται μιτοχόνδρια, τα οποία μετατρέπουν τη γλυκόζη, τα λίπη και άλλα μόρια στο ενεργειακό νόμισμα που ονομάζεται ATP. Αυτά τα εργοστάσια δύνανται να αποτύχουν και όταν συμβαίνει αυτό χρειάζονται αντικατάσταση. Τα παλιά μιτοχόνδρια πρέπει να διασπαστούν και να απομακρυνθούν. Η διαδικασία αυτή λέγεται μιτοφαγία και είναι μια εξειδικευμένη μορφή κυτταρικής αυτοφαγίας, δηλαδή ένας επιλεκτικός τρόπος απομάκρυνσης και καταστροφής των μη λειτουργικών μιτοχονδρίων.
Η σύνδεση μεταξύ των ελαττωματικών μιτοχονδρίων στα νευρικά κύτταρα και των νευρολογικών ασθενειών υπήρξε γόνιμο έδαφος για τους ερευνητές εδώ και αρκετό καιρό, αλλά αυτή είναι η πρώτη μελέτη που διερευνά το ρόλο της ίδιας της διαδικασίας εκκαθάρισης. Μια προσεκτική ματιά στα μεταθανάτια δείγματα ιστού που ελήφθησαν από τον ιππόκαμπο ασθενών με Αλτσχάιμερ έδειξε μεγαλύτερο αριθμό υποβαθμισμένων και ελαττωματικών μιτοχονδρίων.
Η ερευνητική ομάδα παρατήρησε επίσης μια μεγάλη ποσότητα της ενεργοποιούμενης από ΑΜΡ πρωτεϊνικής κινάσης (AMP-activated protein kinase ή AMPK) μιας χημικής ουσίας που ενεργοποιεί την υποβάθμιση των μιτοχονδρίων, ώστε να μπορούν να αποσυναρμολογηθούν και να απομακρυνθούν.
Για να επιβεβαιωθούν οι αδύναμοι κρίκοι της αλυσίδας, η ερευνητική ομάδα καλλιέργησε πάσχοντα εγκεφαλικό ιστό από νευρικά βλαστοκύτταρα και μετρήθηκαν οι ποσότητες και η δραστηριότητα των πρωτεϊνών που σχετίζονται με την κάθαρση των μιτοχονδρίων. Έπειτα έστρεψε την προσοχή της σε ζωϊκά μοντέλα που είχαν τροποποιηθεί για να αντικατοπτρίζουν τη φυσιολογία και τη λειτουργία της νόσου Αλτσχάιμερ.
Χρησιμοποιώντας ως πειραματικά συστήματα το νηματώδη Caenorhabditis elegans, το ποντίκι Mus musculus καθώς και δείγματα ασθενών με Αλτσχάιμερ, οι ερευνητικές ομάδες του καθ. Νεκτάριου Ταβερναράκη, του δρ. Evandro Fang και του καθ. Vilhem Bohr έδειξαν ότι η απορρύθμιση της μιτοφαγίας έχει καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη και εξέλιξη της νόσου του Αλτσχάιμερ.
Ο σκώληκας Caenorhabditis elegans μπορεί να μην φαίνεται αρχικά ως ο καλύτερος υποψήφιος για πειράματα άνοιας, αλλά το απλό νευρικό του σύστημα και η ικανότητά του να εκτελεί βασικές δοκιμές μνήμης τον έχουν καταστήσει κατάλληλο μοντέλο στο παρελθόν. Αυτή τη φορά, οι ερευνητές όχι μόνο απέδειξαν τη σημασία των διαφόρων πρωτεϊνών στη διαδικασία της μιτοφαγίας, αλλά μπόρεσαν να αντιστρέψουν τα αποτελέσματα της κατάστασης. Η αφαίρεση των ελαττωματικών μιτοχονδρίων είχε ως αποτέλεσμα την πτώση των συγκεντρώσεων των πλακών της β αμυλοειδούς πρωτεΐνης και τη μείωση των χημικών μεταβολών στις πρωτεΐνες tau.
«Η διαδικασία καθαρισμού φαίνεται να είναι σημαντική τόσο σε ανθρώπινα κύτταρα όσο και σε διαφορετικά είδη ζώων», είπε ο Bohr. «Και είναι ενθαρρυντικό το γεγονός ότι στα ζώντα ζώα είμαστε σε θέση να βελτιώσουμε τα κεντρικά συμπτώματα, τη μνήμη και τη μάθηση στην περίπτωση του Αλτσχάιμερ».
Παρότι η εξέλιξη αυτή είναι συναρπαστική, θα μπορούσαν να περάσουν πολλά χρόνια πριν υπάρξουν θεραπείες επιδιόρθωσης της μιτοφαγίας στους ανθρώπους. Ωστόσο, κάθε κομμάτι του παζλ φέρνει πιο κοντά στην κατανόηση του πώς αναπτύσσεται η νόσος Αλτσχάιμερ, και ενδεχομένως έναν τρόπο για την πρόληψη ή ακόμα και τη θεραπεία της.
