Hvordan blodårer føler den metabolske tilstanden til nevroner

Hvordan blodårer føler den metabolske tilstanden til nevroner

Hjernen er vårt mest energihungrige og metabolsk aktive organ. Den er ansvarlig for våre tanker, ideer, bevegelse og evne til å lære. Hjernen vår drives av 600 km med blodårer som tilfører den næringsstoffer og fjerner avfallsstoffer. Imidlertid er hjernen også veldig skjør. Blodårene i hjernen har utviklet seg til en tett beskyttende barriere - blod-hjerne-barrieren - som begrenser bevegelsen av molekyler inn og ut av hjernen. Det er viktig at hjernen kan regulere sine omgivelser. På den ene siden hindres patogener eller giftstoffer i å komme inn i hjernen, og på den andre siden kan nødvendige budbringerstoffer eller næringsstoffer passere dem uhindret.

Epigenetikk slår på ernæringsprogrammet
På grunn av deres nære slektskap er det viktig at hjernen og dens kar kommuniserer intensivt med hverandre. Nylig arbeid i Asifa Akhtars laboratorium i Freiburg har vist at blodårer kan føle metabolske tilstanden til naboceller.

Forskerne fant at den epigenetiske regulatoren MOF er nødvendig for å utstyre nevroner med de riktige metabolske enzymene som trengs for å behandle fettsyrer. "Noe må fortelle nervecellene at det er næringsstoffer, og de bør slå på programmene som er nødvendige for å behandle dem," forklarer Bilal Sheikh, hovedforfatter av studien. "MOF går til DNA og slår på de genetiske programmene som lar celler behandle fettsyrer i hjernen."

Fettsyrer finnes i matvarer og brukes til å produsere energi og bygge komplekse lipider som trengs i cellemembraner. Når MOF-aktivitet er defekt, som tilfellet er ved nevrale utviklingsforstyrrelser, kan ikke nevroner behandle fettsyrer. Dette fører til deres akkumulering i mellomrommene mellom hjernecellene. I sine studier fant Asifa Akhtars team at denne fettsyreubalansen registreres av de nevrale blodårene, og stimulerer dem til å sette i gang en stressrespons ved å løsne blod-hjerne-barrieren. Hvis den metabolske ubalansen vedvarer, kan den utette blod-hjerne-barrieren utløse en sykdomstilstand.

Kollaps av nevronale blodårer
Studien legger grunnlaget for en bedre forståelse av hvordan nerveceller og blodårer i hjernen snakker med hverandre, og viser hvordan endringer i det metabolske miljøet til én celletype i et komplekst organ direkte kan påvirke funksjonaliteten til omkringliggende celler og dermed påvirke den generelle organfunksjonen. "Vårt arbeid viser at riktig metabolisme i hjernen er avgjørende for helsen. Et defekt nevralt metabolsk miljø kan forårsake vaskulær betennelse, dysfunksjon av cellene som danner blod-hjerne-barrieren, og økt permeabilitet. Det som kan følge er en kollaps av nevrale blodårer," forklarer Asifa Akhtar. Dette er spesielt viktig fordi nedbrytningen av nevronale blodårer er et kjennetegn på utbruddet av aldersrelaterte sykdommer som Alzheimers og vaskulær demens. Bedre karakterisering av de molekylære endringene som induserer vaskulær dysfunksjon vil bidra til å utvikle bedre behandlinger for disse svekkende patologiene.