Istraživači UiB-a stoje iza novog otkrića koje nam govori kako se povezane neurodegenerativne bolesti mogu razviti. U središtu ovog otkrića stoji molekul nazvan NAD, ili nikotinamid adenin dinukleotid. Rezultati su objavljeni u časopisu Nature Metabolism.
Profesor Mathias Ziegler sa Odeljenja za biomedicinu Univerziteta u Bergenu (UiB) predvodio je međunarodni tim istraživača koji stoje iza studije i objašnjava njen značaj: „Fascinantna stvar u vezi sa NAD je da je molekul neophodan za život, jer igra kritičnu ulogu u svim ćelijskim procesima.
„Stoga, neregulisani nivoi NAD su uključeni u procese starenja, kao i mnoge patologije u rasponu od raka do dijabetesa i neurodegenerativnih bolesti. A razlog za to je što ima ključnu poziciju i u energetskom metabolizmu i u regulaciji vitalnih funkcija“, on kaže.
Sve telesne funkcije zavise od energije. Bez energije ne možemo ni trčati, ni disati ni razmišljati. Energija koja je našem telu, ili našim ćelijama, potrebna za funkcionisanje dolazi iz hrane koju unosimo. Hranljive materije, poput šećera ili masti, pretvaraju se u univerzalni oblik energije koji naše ćelije mogu da koriste za održavanje svih funkcija koje zahtevaju energiju.
„NAD je centralna za ove konverzije jer funkcioniše kao baterija koja se može puniti. Napaja se energijom dobijenom iz hrane i prenosi je da podstakne sve ćelijske aktivnosti. Važan deo ovog prenosa energije odvija se u ćelijskim strukturama zvanim mitohondrije, koje se takođe nazivaju elektranom ćelije“, objašnjava Zigler.
Ono što je najvažnije, NAD takođe doprinosi mnogim drugim vitalnim funkcijama u ćeliji. Služi kao hemijski signal za regulisanje ključnih ćelijskih događaja, uključujući ekspresiju gena i popravku DNK, koji se odvijaju u ćelijskom jezgru.
„Interesantno je da tokom starenja naša DNK može akumulirati oštećenja koja će, zauzvrat, povećati potražnju za NAD molekulima. Zaista, vidimo da se ćelijski nivoi NAD smanjuju kako starimo, a pretpostavlja se da je povećana aktivnost popravke DNK jedna od glavni razlozi za ovaj pad“, objašnjava Zigler. „Problem nastaje kada su mitohondrije ili njihova skladišta NAD pogođeni ili prisluškivani tokom dužeg vremenskog perioda.
Ali kako se ćelije nose sa povećanom potražnjom za NAD i da li smanjeni nivoi NAD nužno rezultiraju patološkim stanjima?
Da bi odgovorili na ova pitanja, Ziegler i njegov tim razvili su modele za proučavanje kako ćelije reaguju na smanjene nivoe NAD-a koji se javljaju tokom starenja.
Prethodno su razvili metodu koja im je omogućila da otkriju ćelijske NAD molekule i njihovu distribuciju u živim ćelijama. Pored toga, primenili su napredne analitičke tehnike, uključujući masenu spektrometriju visoke rezolucije, da bi proučavali ćelijsku dinamiku procesa zavisnih od NAD.
Kao rezultat toga, istraživači su otkrili do sada neprepoznatu ulogu mitohondrija u održavanju ćelijskih nivoa NAD:
„Ove organele služe kao NAD rezervoar koji se puni kada ćelije funkcionišu normalno, i snabdeva ćeliju NAD kada postoji povećana potražnja“, objašnjava dr Lena Hojland. student i prvi autor studije.
Koristeći gensko-tehnološke metode kao što je uređivanje genoma CRISPR-Cas9, uspeli su da uspostave molekularne mehanizme kako mitohondrije suprotstavljaju ćelijski pad NAD.
„Čini se da ćelije generalno dobro tolerišu smanjene ćelijske NAD nivoe“, kaže ona.
„Problem, međutim, nastaje kada su mitohondrije ili njihova skladišta NAD-a pogođeni ili prisluškivani tokom dužeg vremenskog perioda. Ovo može imati fatalne posledice jer ćelije možda više nemaju dovoljan NAD ‘kapacitet baterije’ za pokretanje vitalnih, energetski zavisnih procesa. “, dodaje profesor Zigler.
Istraživanja poslednjih godina su pokazala da mitohondrijalna disfunkcija i sniženi ćelijski NAD nivoi predstavljaju karakteristike starenja i poremećaja povezanih sa starenjem, kao što su demencija ili neurodegenerativne bolesti.
Na osnovu svojih novih otkrića, tim istraživača veruje da bi prekomerna potrošnja mitohondrijalnog NAD mogla predstavljati ključni faktor koji vodi do disfunkcionalnih ćelijskih elektrana, a time i bolesti povezanih sa starenjem.
Zaista, početna klinička ispitivanja u Norveškoj i na međunarodnom nivou koristeći pristupe terapijske suplementacije sa ciljem povećanja nivoa NAD dala su ohrabrujuće rezultate.
„Veoma smo uzbuđeni što smo otkrili još jedan mehanizam potencijalno uključen u razvoj i napredovanje bolesti“, kaže Høiland
Ziegler kaže: „Naša studija takođe pokazuje važnost osnovnih istraživanja za identifikaciju obećavajućih ciljeva za usporavanje starenja i za lečenje bolesti povezanih sa starenjem.“
