Mitochondria, często nazywane elektrowniami komórek, odgrywają kluczową rolę w utrzymaniu zdrowia komórkowego. Gdy ulegają uszkodzeniu, są usuwane w procesie recyklingu znanym jako mitofagia, który jest niezbędny do prawidłowego funkcjonowania długowiecznych komórek, szczególnie w mózgu.

Zaburzenia mitofagii są silnie powiązane z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera i Parkinsona, co czyni ją ważnym celem dla odkryć leków i postępów terapeutycznych.

Nowe badania prowadzone w laboratorium McWilliamsa na Uniwersytecie Helsińskim, kierowane przez doktorantkę Annę Rappe, MSc, ujawniają zmieniający się i zaskakujący obraz mitofagii w różnych typach komórek mózgu w trakcie starzenia. Na przykład poziom mitofagii wzrastał w wyspecjalizowanym obszarze mózgu myszy odpowiedzialnym za ruch w miarę starzenia się zwierząt, podczas gdy w komórkach mózgu związanych z pamięcią mitofagia najpierw rosła, a następnie gwałtownie spadała w podeszłym wieku. Te odkrycia wskazują na średni wiek jako kluczowy punkt zwrotny dla zdrowego starzenia się mózgu, dostarczając nowych wglądów w mechanizmy molekularne podtrzymujące funkcjonowanie mózgu ssaków. Kolejne odkrycie dotyczyło tego, że niektóre lizosomy, struktury odpowiedzialne za rozkład odpadów komórkowych, tracą kwasowość wraz z wiekiem mózgu. To spostrzeżenie nawiązuje do zmian obserwowanych w modelach choroby Alzheimera, sugerując, że procesy występujące podczas normalnego starzenia mogą się nasilać w rozwoju schorzeń neurodegeneracyjnych.

Wyniki te podważają wcześniejsze założenia, że mitofagia po prostu spada z wiekiem we wszystkich gatunkach, pokazując, że u długowiecznych ssaków ten specjalny proces recyklingu jest znacznie bardziej dynamiczny i złożony.

Wcześniejsze badania, często przeprowadzane na krótkowiecznych modelach, takich jak drożdże czy nicienie, sugerowały, że poziomy mitofagii spadają przez całe życie, co uznano za cechę charakterystyczną starzenia. Jednak badanie tego procesu w starzejącym się mózgu ssaków było wyzwaniem ze względu na złożoność tkanki mózgowej i ograniczenia tradycyjnych metod badawczych. Dopiero niedawno pojawiły się narzędzia umożliwiające śledzenie mitofagii w różnych tkankach i organach ssaków. Laboratorium McWilliamsa wykorzystało najnowocześniejsze narzędzia genetyczne, optobiologiczne, neurobiologiczne oraz zaawansowane obrazowanie do śledzenia mitofagii w czasie w różnych typach komórek mózgu myszy. – Nie ma wątpliwości, że mitofagia zmniejsza się u krótkowiecznych gatunków. Choć dzielimy ważne geny i mechanizmy, tkanki długowiecznych ssaków ewoluowały w różnych warunkach, aby radzić sobie z odmiennymi wyzwaniami. Nasze badania pokazują, że mitofagia jest wysoce dynamiczna w starzejącym się mózgu myszy i sugerują, że średni wiek to kluczowy okres dla zdrowia mózgu ssaków – powiedział prof. Thomas McWilliams, który nadzorował badania.