Jeden z genów zapobiega demencji

U wielu osób z czasem rozwija się choroba Alzheimera lub inne formy demencji. Jednak inni zachowują sprawność umysłową także w późnym wieku, chociaż ich mózgi mogą wykazywać podprogowe oznaki neurodegeneracji.

Prowadzone wcześniej badania tych odpornych osób wskazywały, że zapobiegać demencji może wyższy poziom wykształcenia, znajomość wielu języków oraz czas spędzany na czynnościach stymulujących intelektualnie (praca wymagająca aktywnosci umysłowej, czytanie, rozwiązywanie krzyżówek). Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z MIT sugeruje, że aktywność umysłowa wydaje się aktywować rodzinę genów zwanych MEF2, które kontrolują w mózgu program genetyczny zwiększający odporność na pogorszenie funkcji poznawczych.

Związek między MEF2 a tolerancją stresu poznawczego zaobserwowano zarówno u ludzi, jak i u myszy. Wyniki sugerują, że zwiększenie aktywności MEF2 lub cząsteczek, na które on działa, może chronić przed demencją związaną z wiekiem.

"Coraz bardziej oczywiste jest, że istnieją czynniki odporności, które mogą chronić funkcje mózgu" - powiedziała prof. Li-Huei Tsai, dyrektor Picower Institute for Learning and Memory w MIT. - "Zrozumienie tego mechanizmu odporności może być pomocne przy rozważaniu interwencji terapeutycznych lub zapobieganiu pogorszeniu funkcji poznawczych i demencji związanej z neurodegeneracją".

MEF2 to czynnik transkrypcyjny, który zidentyfikowano najpierw jako ważny czynnik w rozwoju mięśnia sercowego. Później okazało się, że odgrywa również rolę w funkcjonowaniu i rozwoju neuronów. W dwóch zbiorach danych dotyczących ludzi, obejmujących w sumie nieco ponad 1000 osób, zespół MIT odkrył, że odporność poznawcza silnie koreluje z ekspresją MEF2 i wieloma genami, które reguluje.

Wiele z tych genów koduje kanały jonowe, które kontrolują pobudliwość neuronu lub to, jak łatwo wyzwala on impuls elektryczny. Dzięki sekwencjonowaniu RNA z pojedynczych komórek ludzkiego mózgu naukowcy odkryli również, że u osobników odpornych MEF2 wydaje się być najbardziej aktywny w subpopulacji neuronów pobudzających w korze przedczołowej.

Aby zbadać odporność poznawczą myszy, naukowcy porównali zwierzęta hodowane w klatkach bez zabawek - i trzymane w bardziej stymulującym środowisku z urządzeniem treningowym i zabawkami zmienianymi co kilka dni. MEF2 był bardziej aktywny w mózgach myszy przebywających we "wzbogaconym" środowisku. Osobniki te radziły sobie również lepiej w zadaniach związanych z uczeniem się i pamięcią.

Kiedy naukowcy wyłączyli gen MEF2 w korze czołowej, zablokowało to zdolność myszy do czerpania korzyści z przebywania we wzbogaconym środowisku, a ich neurony stały się nienormalnie pobudliwe. To sugerowało, że MEF2 może wpływać na całkowity potencjał poznawczy w odpowiedzi na zmiany w środowisku.

Naukowcy zbadali następnie na modelu mysim, czy MEF2 może odwrócić niektóre objawy upośledzenia funkcji poznawczych. Kiedy u genetycznie skłonnych do demencji myszy wywołano zwiększoną ekspresję MEF2 w młodym wieku, nie wykazywały zwykłych zaburzeń poznawczych powodowanych przez białko tau w późniejszym życiu. U tych myszy neurony z nadekspresją MEF2 były mniej pobudliwe.

"Wiele badań neurodegeneracji na ludzkim i mysim modelu wykazało, że neurony stają się nadmiernie pobudliwe we wczesnych stadiach procesu chorobowego" - powiedział jeden z autorów badań, Ravikiran (Ravi) Rajund pracujący w Boston Children's Hospital. "Kiedy nadmiernie eksprymowaliśmy (zwiększaliśmy ekspresję) MEF2 w mysim modelu neurodegeneracji, odkryliśmy, że może on zapobiegać tej nadpobudliwości, co może wyjaśniać, dlaczego takie myszy były lepsze poznawczo niż myszy kontrolne".

Wyniki sugerują, że poprawa aktywności MEF2 może pomóc w ochronie przed demencją. Jednak ponieważ MEF2 wpływa również na inne typy komórek i procesy komórkowe - potrzebne są dalsze badania, aby upewnić się, że jego aktywacja nie ma negatywnych skutków ubocznych.

Zespół MIT ma teraz nadzieję na dalsze zbadanie, w jaki sposób MEF2 jest aktywowany po wystawieniu na działanie stymulującego intelektualnie środowiska. Planują również zbadać niektóre skutki innych genów, które kontroluje MEF2 poza kanałami jonowymi. Takie badania mogą pomóc w odkryciu dodatkowych punktów działania w przypadku leczenia farmakologicznego.

"Można wyobrazić sobie bardziej ukierunkowaną terapię, identyfikując podzbiór lub klasę efektorów, które mają kluczowe znaczenie dla wywoływania odporności i neuroprotekcji" - wskazał Raju.

Paweł Wernicki