Nervne ćelije (neuroni) su među najsloženijim tipovima ćelija u našem telu. Oni postižu ovu složenost tokom razvoja tako što proširuju razgranate grane zvane dendriti i aksoni i uspostavljaju hiljade sinapsi za formiranje zamršenih mreža. Proizvodnja većine neurona ograničena je na embrionalni razvoj, ali je nekoliko regiona mozga izuzetno obdareno neurogenezom tokom odraslog doba.
Nejasno je kako neuroni rođeni u ovim regionima uspešno sazrevaju i ostaju konkurentni da vrše svoje funkcije unutar potpuno formiranog organa. Međutim, razumevanje ovih procesa ima veliki potencijal za pristupe popravljanju mozga tokom bolesti.
Tim istraživača na čelu sa profesorom dr Matteom Bergamijem sa CECAD klastera izvrsnosti u istraživanju starenja Univerziteta u Kelnu bavio se ovim pitanjem na modelima miševa, koristeći kombinaciju slikanja, praćenja virusa i elektrofizioloških tehnika. Otkrili su da, kako novi neuroni sazrevaju, njihove mitohondrije duž dendrita podležu pojačanoj dinamici fuzije da bi stekle izduženije oblike. Ovaj proces je ključan za održavanje plastičnosti novih sinapsi i prečišćavanje već postojećih moždanih kola kao odgovor na složena iskustva.
Studija „Poboljšana mitohondrijalna fuzija tokom kritičnog perioda sinaptičke plastičnosti neurona rođenih u odrasloj dobi“ objavljena je u časopisu Neuron.
Mitohondrijalna fuzija daje novim neuronima konkurentsku prednost
Neurogeneza odraslih odvija se u hipokampusu, regionu mozga koji kontroliše aspekte kognicije i emocionalnog ponašanja. Dosledno se pokazalo da izmenjene stope neurogeneze hipokampusa koreliraju sa neurodegenerativnim i depresivnim poremećajima.
Iako je poznato da novoproizvedeni neuroni u ovom regionu sazrevaju tokom dužeg vremenskog perioda kako bi se obezbedio visok nivo plastičnosti tkiva, naše razumevanje osnovnih mehanizama je ograničeno. Nalazi Bergamija i njegovog tima sugerišu da tempo mitohondrijalne fuzije u dendritima novih neurona kontroliše njihovu plastičnost na sinapsama, a ne sazrevanje neurona per se.
„Bili smo iznenađeni kada smo videli da se novi neuroni zapravo razvijaju skoro savršeno u odsustvu mitohondrijalne fuzije, ali da je njihov opstanak iznenada opao bez očiglednih znakova degeneracije“, rekao je Bergami. „Ovo se zalaže za ulogu fuzije u regulisanju neuronske konkurencije u sinapsama, što je deo procesa selekcije kroz koji se podvrgavaju novi neuroni dok se integrišu u mrežu.“
Nalazi proširuju saznanje da disfunkcionalna mitohondrijalna dinamika (kao što je fuzija) izaziva neurološke poremećaje kod ljudi i sugerišu da fuzija može igrati mnogo složeniju ulogu nego što se ranije mislilo u kontroli sinaptičke funkcije i njenog kvara kod bolesti kao što su Alchajmerova i Parkinsonova bolest.
Osim što otkrivaju fundamentalni aspekt neuronske plastičnosti u fiziološkim uslovima, naučnici se nadaju da će ih ovi rezultati voditi ka specifičnim intervencijama za obnavljanje plastičnosti neurona i kognitivnih funkcija u uslovima bolesti.
