Naučnici sa Virginia Tech-a, predvođeni Shannon Farris, otkrili su jedinstveni mitohondrijski mehanizam koji podržava neurone u hipokampalnom CA2 regionu, kritičnom za učenje, pamćenje i društvenu prepoznavanje. Ova studija, objavljena u časopisu Scientific Reports, baca novo svetlo na ulogu mitohondrija u neuronskoj plastičnosti i njihovoj povezanosti sa neurološkim poremećajima poput Alchajmerove bolesti, autizma i šizofrenije.
CA2 je specijalizovani deo hipokampusa koji igra ključnu ulogu u prepoznavanju pojedinaca i društvenoj interakciji. Ovaj region se razlikuje od ostalih delova hipokampusa jer se opire određenim oblicima sinaptičke plastičnosti, što je postavilo pitanja o njegovoj funkciji.
Studija Farrisovog tima otkriva da mitohondrija u CA2 neuronima nisu ujednačena, već se strukturno i funkcionalno razlikuju u zavisnosti od svoje lokacije u neuronu. Posebno su neuroni u udaljenim delovima dendrita visoko specijalizovani i zavisni od mitohondrijskog kalcijumskog uniportera (MCU) – proteina koji reguliše unos kalcijuma u mitohondrije.
Da bi ispitali funkciju MCU-a, istraživači su genetski izbrisali MCU gen u CA2 neuronima miševa. Rezultati su pokazali da su najudaljenije sinapse izgubile sposobnost plastičnosti, dok su one bliže telu ćelije ostale netaknute.
„Mitohondrijska raznolikost nije slučajna biološka osobina, već ključna funkcija koja omogućava neuronima da rade na različite načine u zavisnosti od potrebe,“ objašnjava Farris.
Mitohondrijalna disfunkcija je sve više povezana sa neurološkim bolestima. Pošto su najudaljenije sinapse među prvima pogođene Alchajmerovom bolešću, ovo istraživanje sugeriše da bi MCU mogao igrati ključnu ulogu u ranjivosti CA2 neurona na neurodegeneraciju.
Disfunkcionalni mitohondriji mogu uzrokovati gubitak energije u neuronima, što dovodi do problema sa razmišljanjem, pamćenjem i socijalnim ponašanjem. Farrisov tim smatra da bi disfunkcija MCU-a u CA2 neuronima mogla biti povezana sa socijalnim deficitima kod autizma i neurodegenerativnim procesima kod Alchajmerove bolesti.
Pomoću elektronske mikroskopije i veštačke inteligencije, istraživači su analizirali mitohondrijalnu strukturu u dendritima CA2 neurona. Otkrili su da su mitohondriji bez MCU proteina manji i fragmentirani, što bi moglo objasniti njihovu smanjenu sposobnost podrške sinapsama.
Šta ovo znači za budućnost neuroloških terapija?
Razumevanje mitohondrijske raznolikosti u neuronima moglo bi otvoriti nove terapijske strategije za usmeravanje tretmana na neurone koji prvi propadaju kod Alchajmerove bolesti, poboljšanje društvene kognicije kod osoba sa autizmom i razvoj terapija za zaštitu mitohondrija i sprečavanje neurodegeneracije.
Farrisov tim sada planira dalja istraživanja kako CA2 neuroni razvijaju svoja specijalizovana mitohondrijska svojstva i da li se slični mehanizmi nalaze u drugim delovima mozga.
„Što bolje razumemo mitohondrijsku raznolikost, bliži smo otkrivanju načina na koji mozak uči, pamti i prilagođava se – i kako ga možemo zaštititi,“ zaključuje Farris.
