Χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό προηγμένης γενετικής ανάλυσης και εξελιγμένης μικροσκοπίας, οι επιστήμονες ανακάλυψαν σε έναν συγκεκριμένο τύπο κυττάρων υποστήριξης του εγκεφάλου -που ονομάζονται αστροκύτταρα- έναν υποπληθυσμό κυττάρων που είναι πλούσιος σε μια πρωτεΐνη που ονομάζεται καδερίνη-4. Αυτά τα κύτταρα μπορεί να βοηθούν στη σύνδεση των αιμοφόρων αγγείων και των νευρικών κυττάρων του εγκεφάλου. Στη νόσο Αλτσχάιμερ, αυτή η ομάδα κυττάρων γίνεται λιγότερο άφθονη, αλλά η άσκηση φαίνεται να τα ενδυναμώνει.
Χρησιμοποιώντας προηγμένη αλληλούχιση RNA ενός πυρήνα (snRNA-seq) και ένα ευρέως χρησιμοποιούμενο προκλινικό μοντέλο για τη νόσο Αλτσχάιμερ, ερευνητές από το Mass General Brigham και συνεργάτες στο SUNY Upstate Medical University έχουν εντοπίσει συγκεκριμένους τύπους εγκεφαλικών κυττάρων που ανταποκρίθηκαν περισσότερο στην άσκηση.
Αυτά τα ευρήματα, τα οποία επικυρώθηκαν σε δείγματα από ανθρώπους, ρίχνουν φως στη σύνδεση μεταξύ άσκησης και υγείας του εγκεφάλου και υποδεικνύουν μελλοντικούς στόχους φαρμάκων. Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στο Nature Neuroscience.
«Ενώ γνωρίζουμε εδώ και καιρό ότι η άσκηση βοηθά στην προστασία του εγκεφάλου, δεν κατανοούμε πλήρως ποια κύτταρα ήταν υπεύθυνα ή πώς λειτουργεί σε μοριακό επίπεδο», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Christiane D. Wrann, νευροεπιστήμονας και επικεφαλής του Προγράμματος Νευροπροστασίας στην Άσκηση στο Ινστιτούτο Καρδιάς και Αγγείων Brigham του Πανεπιστημίου της Μασαχουσέτης και στο Κέντρο McCance για την Υγεία του Εγκεφάλου στο Γενικό Νοσοκομείο της Μασαχουσέτης. «Τώρα, έχουμε έναν λεπτομερή χάρτη για το πώς η άσκηση επηρεάζει κάθε σημαντικό τύπο κυττάρου στο κέντρο μνήμης του εγκεφάλου στη νόσο Αλτσχάιμερ».
Η μελέτη επικεντρώθηκε σε ένα μέρος του ιππόκαμπου -μια κρίσιμη περιοχή για τη μνήμη και τη μάθηση που καταστρέφεται νωρίς στη νόσο Αλτσχάιμερ. Η ερευνητική ομάδα αξιοποίησε την αλληλούχιση RNA ενός πυρήνα, μια σχετικά νέα τεχνολογία που επιτρέπει στους ερευνητές να εξετάζουν τη δραστηριότητα σε μοριακό επίπεδο σε μεμονωμένα κύτταρα για μια εις βάθος κατανόηση ασθενειών όπως η νόσος Αλτσχάιμερ.
Οι ερευνητές έθεσαν σε άσκηση ένα κοινό μοντέλο ποντικού για τη νόσο Αλτσχάιμερ χρησιμοποιώντας τροχούς τρεξίματος, κάτι που βελτίωσε τη μνήμη τους σε σύγκριση με τους καθιστικούς ομολόγους τους.
Στη συνέχεια, ανέλυσαν τη γονιδιακή δραστηριότητα σε χιλιάδες μεμονωμένα εγκεφαλικά κύτταρα, διαπιστώνοντας ότι η άσκηση άλλαξε τη δραστηριότητα τόσο στα μικρογλοία, έναν πληθυσμό εγκεφαλικών κυττάρων που σχετίζεται με τη νόσο, όσο και σε έναν συγκεκριμένο τύπο νευροαγγειακών αστροκυττάρων (NVA: neurovascular-associated astrocyte), που ανακαλύφθηκε πρόσφατα από την ίδια ερευνητική ομάδα, τα οποία είναι κύτταρα που σχετίζονται με τα αιμοφόρα αγγεία στον εγκέφαλο.
Επιπλέον, οι επιστήμονες αναγνώρισαν το μεταβολικό γονίδιο Atpif1 ως σημαντικό ρυθμιστή για τη δημιουργία νέων νευρώνων στον εγκέφαλο.
«Το γεγονός ότι καταφέραμε να τροποποιήσουμε νεογέννητους νευρώνες χρησιμοποιώντας το νέο μας σύνολο γονιδίων-στόχων υπογραμμίζει την υπόσχεση της μελέτης μας», δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Joana Da Rocha, μεταδιδακτορική ερευνήτρια.
Για να διασφαλιστεί ότι τα ευρήματα ήταν σχετικά με τους ανθρώπους, η ομάδα επικύρωσε τις ανακαλύψεις της σε ένα μεγάλο σύνολο δεδομένων ανθρώπινου εγκεφαλικού ιστού με νόσο Αλτσχάιμερ, βρίσκοντας εντυπωσιακές ομοιότητες.
«Αυτή η εργασία όχι μόνο ρίχνει φως στο πώς η άσκηση ωφελεί τον εγκέφαλο, αλλά αποκαλύπτει επίσης πιθανούς κυτταρικούς στόχους για μελλοντικές θεραπείες για τη νόσο Αλτσχάιμερ», δήλωσε ο Nathan Tucker, βιοστατιστικολόγος στο Ιατρικό Πανεπιστήμιο SUNY Upstate και συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης.
«Η μελέτη μας προσφέρει έναν πολύτιμο πόρο για την επιστημονική κοινότητα που διερευνά την πρόληψη και τη θεραπεία της νόσου Αλτσχάιμερ».
Περισσότερες πληροφορίες: Protective exercise responses in the dentate gyrus of Alzheimer’s disease mouse model revealed with RNA-single-nucleus sequencing, Nature Neuroscience (2025). DOI: 10.1038/s41593-025-01971-w.
