Hur blodkärl känner av neurons metaboliska tillstånd

Hur blodkärl känner av neurons metaboliska tillstånd

Hjärnan är vårt mest energihungande och metaboliskt aktiva organ. Det ansvarar för våra tankar, idéer, rörelse och förmåga att lära sig. Vår hjärna drivs av 600 km blodkärl som ger det näringsämnen och tar bort avfallsprodukter. Men hjärnan är också mycket ömtålig. Blodkärlen i hjärnan har utvecklats till en snäv skyddande barriär - blod -hjärnbarriären - som begränsar rörelsen av molekyler in och ut ur hjärnan. Det är viktigt att hjärnan kan reglera sin miljö. Å ena sidan förhindras patogener eller toxiner från att komma in i hjärnan, och å andra sidan kan nödvändiga messenger -ämnen eller näringsämnen passera genom dem obehindrade.

Epigenetics slår på näringsprogrammet
På grund av deras nära relation är det viktigt att hjärnan och dess fartyg kommunicerar intensivt med varandra. Det senaste arbetet i Asifa Akhtars laboratorium i Freiburg har visat att blodkärl kan känna det metaboliska tillståndet för angränsande nervceller.

Forskarna fann att den epigenetiska regulatorn MOF är skyldig att utrusta neuroner med rätt metaboliska enzymer som behövs för att bearbeta fettsyror. "Något måste berätta för nervcellerna att det finns näringsämnen och att de bör slå på de program som krävs för att bearbeta dem," förklarar Bilal Sheikh, huvudförfattare till studien. "MOF går till DNA och slår på de genetiska programmen som gör det möjligt för celler att bearbeta fettsyror i hjärnan."

Fettsyror finns i livsmedel och används för att producera energi och bygga komplexa lipider som behövs i cellmembran. När MOF -aktivitet är defekt, som är fallet vid neurala utvecklingsstörningar, kan neuroner inte bearbeta fettsyror. Detta leder till deras ansamling i utrymmen mellan hjärnceller. I sina studier fann Asifa Akhtars team att denna fettsyrobalans avkänns av de neurala blodkärlen, och stimulerar dem att montera ett stressrespons genom att lossa blod-hjärnbarriären. Om den metaboliska obalansen kvarstår kan den läckande blod-hjärnbarriären utlösa ett sjukt tillstånd.

Kollaps av neuronala blodkärl
Studien lägger grunden för en bättre förståelse för hur nervceller och blodkärl i hjärnan pratar med varandra och visar hur förändringar i den metaboliska miljön i en celltyp i ett komplext organ direkt kan påverka funktionaliteten hos omgivande celler och därmed påverka den totala organfunktionen. "Vårt arbete visar att korrekt metabolism i hjärnan är avgörande för dess hälsa. En defekta neurala metaboliska miljö kan orsaka vaskulär inflammation, dysfunktion i cellerna som bildar blod-hjärnbarriären och ökad permeabilitet. Det som kan följa är en kollaps av neurala blodkärl," förklarar Asifa Akhtar. Detta är särskilt viktigt eftersom nedbrytningen av neuronala blodkärl är ett kännetecken för början av åldersrelaterade sjukdomar som Alzheimers och vaskulär demens. Bättre karaktärisering av de molekylära förändringarna som inducerar vaskulär dysfunktion kommer att hjälpa till att utveckla bättre behandlingar för dessa försvagande patologier.