Hvordan blodkar fornemmer den metaboliske tilstand af neuroner

Hvordan blodkar fornemmer den metaboliske tilstand af neuroner

Hjernen er vores mest energi-sulten og metabolisk aktive organ. Det er ansvarlig for vores tanker, ideer, bevægelse og evne til at lære. Vores hjerne drives af 600 km blodkar, der bringer det næringsstoffer og fjerner affaldsprodukter. Hjernen er dog også meget skrøbelig. Blodkarene i hjernen har udviklet sig til en stram beskyttende barriere - blod -hjerne -barrieren - der begrænser bevægelsen af ​​molekyler ind og ud af hjernen. Det er vigtigt, at hjernen kan regulere sit miljø. På den ene side forhindres patogener eller toksiner i at komme ind i hjernen, og på den anden side kan nødvendige messenger -stoffer eller næringsstoffer passere gennem dem uhindret.

Epigenetik tænder for ernæringsprogrammet
På grund af deres nære forhold er det vigtigt, at hjernen og dens kar kommunikerer intensivt med hinanden. Det nylige arbejde i Asifa Akhtars laboratorium i Freiburg har vist, at blodkar kan føle den metaboliske tilstand af nærliggende nerveceller.

Forskerne fandt, at den epigenetiske regulator MOF er påkrævet for at udstyre neuroner med de korrekte metaboliske enzymer, der er nødvendige for at behandle fedtsyrer. ”Noget skal fortælle nervecellerne, at der er næringsstoffer, og at de skal tænde de nødvendige programmer for at behandle dem,” forklarer Bilal Sheikh, hovedforfatter af undersøgelsen. "MOF går til DNA'et og tænder for de genetiske programmer, der giver celler mulighed for at behandle fedtsyrer i hjernen."

Fedtsyrer findes i fødevarer og bruges til at producere energi og opbygge komplekse lipider, der er nødvendige i cellemembraner. Når MOF -aktivitet er defekt, som det er tilfældet i neurale udviklingsforstyrrelser, kan neuroner ikke behandle fedtsyrer. Dette fører til deres ophobning i mellemrummet mellem hjerneceller. I deres studier fandt Asifa Akhtars team, at denne fedtsyreubalance føles af de neurale blodkar, hvilket stimulerer dem til at montere en stressrespons ved at løsne blod-hjerne-barrieren. Hvis den metaboliske ubalance fortsætter, kan den lækkende blod-hjerne-barriere udløse en syg tilstand.

Kollaps af neuronale blodkar
Undersøgelsen lægger grundlaget for en bedre forståelse af, hvordan nerveceller og blodkar i hjernen taler med hinanden, og viser, hvordan ændringer i det metaboliske miljø for en celletype i et komplekst organ direkte kan påvirke funktionaliteten af ​​de omgivende celler og derved påvirke den samlede organfunktion. "Vores arbejde viser, at korrekt stofskifte i hjernen er kritisk for dets helbred. Et defekt neuralt metabolisk miljø kan forårsage vaskulær betændelse, dysfunktion af cellerne, der danner blod-hjerne-barrieren og øget permeabilitet. Hvad der kan følge er et sammenbrud af neurale blodkar," forklarer ASIFA AKHTAR. Dette er især vigtigt, fordi nedbrydningen af ​​neuronale blodkar er et kendetegn ved begyndelsen af ​​aldersrelaterede sygdomme, såsom Alzheimers og vaskulær demens. Bedre karakterisering af de molekylære ændringer, der inducerer vaskulær dysfunktion, vil hjælpe med at udvikle bedre behandlinger til disse svækkende patologier.