Jak naczynia krwionośne wyczuwają stan metaboliczny neuronów

Jak naczynia krwionośne wyczuwają stan metaboliczny neuronów

Mózg jest naszym najbardziej energochłonnym i aktywnym metabolicznie organem. Odpowiada za nasze myśli, pomysły, ruch i zdolność uczenia się. Nasz mózg zasilany jest przez 600 km naczyń krwionośnych, które dostarczają mu składniki odżywcze i usuwają produkty przemiany materii. Jednak mózg jest również bardzo delikatny. Naczynia krwionośne w mózgu przekształciły się w szczelną barierę ochronną – barierę krew-mózg – która ogranicza przepływ cząsteczek do i z mózgu. Ważne jest, aby mózg mógł regulować swoje środowisko. Z jednej strony patogeny lub toksyny nie mogą przedostać się do mózgu, z drugiej strony niezbędne substancje przekaźnikowe lub składniki odżywcze mogą przez nie przedostawać się bez przeszkód.

Epigenetyka włącza program żywieniowy
Ze względu na ich bliski związek ważne jest, aby mózg i jego naczynia intensywnie komunikowały się ze sobą. Niedawne prace w laboratorium Asify Akhtar we Fryburgu wykazały, że naczynia krwionośne mogą wyczuwać stan metaboliczny sąsiadujących komórek nerwowych.

Naukowcy odkryli, że regulator epigenetyczny MOF jest niezbędny do wyposażenia neuronów w prawidłowe enzymy metaboliczne potrzebne do przetwarzania kwasów tłuszczowych. „Coś musi powiedzieć komórkom nerwowym, że istnieją składniki odżywcze i powinny włączyć programy niezbędne do ich przetworzenia” – wyjaśnia Bilal Sheikh, główny autor badania. „MOF dociera do DNA i włącza programy genetyczne, które pozwalają komórkom przetwarzać kwasy tłuszczowe w mózgu”.

Kwasy tłuszczowe znajdują się w żywności i służą do wytwarzania energii i budowy złożonych lipidów potrzebnych w błonach komórkowych. Kiedy aktywność MOF jest wadliwa, jak ma to miejsce w przypadku zaburzeń rozwoju nerwowego, neurony nie są w stanie przetwarzać kwasów tłuszczowych. Prowadzi to do ich gromadzenia się w przestrzeniach pomiędzy komórkami mózgowymi. W swoich badaniach zespół Asify Akhtar odkrył, że brak równowagi kwasów tłuszczowych jest wyczuwany przez nerwowe naczynia krwionośne, stymulując je do wywołania reakcji stresowej poprzez rozluźnienie bariery krew-mózg. Jeśli brak równowagi metabolicznej utrzymuje się, nieszczelna bariera krew-mózg może wywołać stan chorobowy.

Zapadnięcie się neuronalnych naczyń krwionośnych
Badanie kładzie podwaliny pod lepsze zrozumienie sposobu, w jaki komórki nerwowe i naczynia krwionośne w mózgu rozmawiają ze sobą, a także pokazuje, w jaki sposób zmiany w środowisku metabolicznym jednego typu komórek w złożonym narządzie mogą bezpośrednio wpływać na funkcjonalność otaczających komórek, a tym samym wpływać na ogólne funkcjonowanie narządów. „Nasza praca pokazuje, że prawidłowy metabolizm w mózgu ma kluczowe znaczenie dla jego zdrowia. Wadliwe neuronalne środowisko metaboliczne może powodować zapalenie naczyń, dysfunkcję komórek tworzących barierę krew-mózg i zwiększoną przepuszczalność. Następstwem może być zapadnięcie się nerwowych naczyń krwionośnych” – wyjaśnia Asifa Akhtar. Jest to szczególnie ważne, ponieważ rozpad neuronalnych naczyń krwionośnych jest cechą charakterystyczną wystąpienia chorób związanych z wiekiem, takich jak choroba Alzheimera i otępienie naczyniowe. Lepsza charakterystyka zmian molekularnych wywołujących dysfunkcję naczyń pomoże w opracowaniu lepszych metod leczenia tych wyniszczających patologii.