Czy zmiany w ścieżkach energetycznych mózgu mogą powodować depresję?
Nowe badania zidentyfikowały mutacje w kodzie DNA, które mogą wpływać na metabolizm energetyczny. Znalazł również związek z poważnym zaburzeniem depresyjnym.
Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) opisuje depresję jako „główną przyczynę niepełnosprawności na świecie”.
Dotyka ponad 300 milionów ludzi na całym świecie.
Eksperci uważają, że wiele czynników przyczynia się do powstania dużej depresji (MDD).
Należą do nich genetyka, czynniki środowiskowe, w tym nadużycia, fizjologia mózgu i układ odpornościowy.
Jedna z teorii głosi, że zaburzenia metabolizmu energetycznego w mózgu mogą przyczyniać się do rozwoju MDD.
Koncepcyjnie jest to stosunkowo łatwe do naśladowania. Mózg ma znacznie większe zapotrzebowanie na energię niż inne narządy. Wszelkie zakłócenia tego precyzyjnie dostrojonego systemu mogą mieć drastyczne konsekwencje.
Wiadomości medyczne dzisiaj niedawno doniósł o badaniu, w którym naukowcy usunęli gen Sirt1 w neuronach pobudzających przodomózgowia u samców myszy. Rezultatem było znaczne zmniejszenie liczby mitochondriów w tych komórkach, któremu towarzyszyły objawy podobne do depresji.
Mitochondria, tak zwane elektrownie komórki, to wyspecjalizowane przedziały, które przekształcają spożywany przez nas pokarm w energię chemiczną potrzebną komórkom do funkcjonowania. Każda komórka ma wiele mitochondriów, aby zapewnić płynne zaopatrzenie w energię.
Jeśli zmniejszymy ich liczbę lub zakłócymy skomplikowane szlaki metaboliczne, komórki mogą umrzeć z powodu głodu energii.
W artykule opublikowanym niedawno w czasopiśmie Badania kwasu nukleinowegonaukowcy wykorzystali narzędzia bioinformatyczne do identyfikacji dużych mutacji w kodzie genetycznym mitochondriów. Znaleźli znaczący ich podpis molekularny w podzbiorze próbek mózgu z MDD.
Identyfikacja prawie 4500 mutacji
Geny w mitochondriach i niektóre w jądrze komórki są odpowiedzialne za utrzymanie mocy. Mutacje w tych lokalizacjach genetycznych mogą powodować choroby mitochondrialne. Osoba może odziedziczyć te mutacje, ale mogą one również kumulować się w ciągu swojego życia.
Naukowcy wiedzą, że delecje, rodzaj mutacji DNA, w którym brakuje dużego odcinka kodu genetycznego, powodują szereg chorób mitochondrialnych.
Główny autor badania Brooke E. Hjelm - adiunkt w klinicznej genomice translacyjnej na Uniwersytecie Południowej Kalifornii w Los Angeles - wyjaśnił: MNT że naukowcy zidentyfikowali już około 800 takich delecji w genomie mitochondrialnym.
„Tak więc”, powiedziała, „wykorzystałem narzędzie, które jest już dostępne dla społeczności naukowej o nazwie MapSplice i opracowałem proces, który może być używany do wykrywania i ilościowego określania delecji mitochondriów”.
Projekt ten został zrealizowany w laboratorium dr Marquisa Vawtera na Wydziale Psychiatrii i Zachowań Człowieka Uniwersytetu Kalifornijskiego w Irvine, gdzie dr Hjelm ukończyła staż podoktorski z genetyki psychiatrycznej.
Dr Vawter i jego laboratorium od kilku lat badają delecje w mitochondrialnym DNA, w szczególności badając tkankę mózgową osób z chorobami psychicznymi.
Chociaż Hjelm była przekonana, że jej narzędzie analityczne pozwoli jej zidentyfikować wiele delecji w próbkach, była zaskoczona, że znalazła ich całkiem sporo.
W 93 próbkach ludzkich - pochodzących od 41 zmarłych osób - objętych badaniem, odkryła prawie 4500 delecji.
Jednak nie wszystkie z tych mutacji muszą koniecznie powodować choroby. Jeśli mutacja występuje tylko w kilku mitochondriach w komórce danej osoby, reszta siłowni może zająć się tym luzem. Jeśli jednak osiągnie pewien próg, komórka może nie być w stanie normalnie funkcjonować.
„Jedną rzeczą, która wydała mi się szczególnie interesująca, było to, że wiele wykrytych przeze mnie delecji (zwłaszcza tych zidentyfikowanych w wielu próbkach) zostało wcześniej zidentyfikowanych u [osób] z chorobami mitochondrialnymi” - wyjaśnił Hjelm.
„Oznacza to,” kontynuowała, „że istnieją delecje, które wcześniej obserwowano tylko u jednej lub kilku [osób] ze zdiagnozowaną chorobą mitochondrialną, co sugeruje, że są rzadkie, podczas gdy w rzeczywistości te delecje prawdopodobnie występują u nas wszystkich , po prostu nie są obecne na tyle szybko, aby wywołać chorobę ”.
Podzbiór próbek MDD ma delecje
Po opracowaniu nowego narzędzia bioinformatycznego Hjelm i jej koledzy postanowili odpowiedzieć na następujące pytanie: Czy osoby ze zdiagnozowanymi chorobami psychicznymi mają oznaki dysfunkcji mitochondriów w swoich mózgach?
Spośród 41 osób włączonych do badania dziewięć miało rozpoznanie MDD.
Hjelm znalazła dużą liczbę „silnych” delecji, jak nazywa je w artykule badawczym, w tkance mózgowej dwóch osób z MDD.
„W naszych danych widzimy, że podgrupa [osób] z MDD ma dużą delecję mitochondrialną w mózgu […]”.
Brooke E. Hjelm
Jak dokładnie delecje mogą powodować depresję?
Według Hjelma „Podstawową zasadą jest to, że komórki mózgowe (neurony) wymagają energii do prawidłowego funkcjonowania i komunikacji między sobą, a ponieważ te komórki nie pobierają energii z wystarczającej ilości zdrowych mitochondriów, nie mogą przekazywać wiadomości z jednego regionu na inny lub reagować na bodźce zewnętrzne tak, jak powinny. ”
Podzieliła się również niektórymi z pozostałych pytań, w tym uzyskaniem lepszego zrozumienia „które regiony mózgu są na to podatne i […] jaki odsetek [osób] z depresją ma ten konkretny problem mitochondrialny”.
Ustalenie, kto jest nosicielem delecji w genomie mitochondrialnym, będzie znaczącą przeszkodą, którą zespół będzie musiał pokonać. Ponieważ usunięcie tkanki mózgowej do diagnozy nie jest praktyczne, Hjelm wskazał, że potrzebne będą nowe techniki obrazowania mózgu lub testy biomarkerów.
Hjelm ma nadzieję, że ostatecznie pozwoli to pracownikom służby zdrowia na zastosowanie spersonalizowanego podejścia medycznego i dostosowanie metod leczenia, które najprawdopodobniej zajmą się podstawowymi przyczynami molekularnymi MDD u tych osób.
