Îmbătrânirea biologică este un proces complex ce implică pierderi progresive de homeostazie la nivel molecular și celular. Creierul mamiferelor este alcătuit din mii de tipuri de celule care pot reacționa diferit la îmbătrânire, în funcție de sensibilitatea sau reziliența lor față de acest proces.
Creierul de șoarece, modelul cel mai frecvent utilizat în cercetările privind îmbătrânirea, este compus din celule neuronale și non-neuronale, iar schimbările transcriptomice la nivelul acestora oferă informații esențiale despre modul în care îmbătrânirea afectează funcțiile creierului.
În acest studiu, autorii analizează schimbările specifice tipurilor de celule prin utilizarea secvențierii ARN-ului unic pentru a explora modul în care creierul de șoarece se schimbă la nivel molecular în timpul procesului de îmbătrânire, se arată într-o cercetare.
Pentru a obține o imagine detaliată a schimbărilor transcriptomice la nivelul întregului creier, autorii au utilizat secvențierea ARN-ului unic (scRNA-seq) pe mostre de creier de șoareci tineri (2 luni) și bătrâni (18 luni), provenind de la ambele sexe.
Aceste mostre au fost prelevate din 16 regiuni majore ale creierului, care reprezintă aproximativ 35% din volumul total al creierului de șoarece, acoperind atât regiunile frontale, cât și cele mijlocii și posterioare. Cu ajutorul unei platforme avansate de secvențiere, au fost obținute aproximativ 1,2 milioane de transcriptome de celule unice, care au fost apoi comparate între șoarecii tineri și cei bătrâni.
Studiul a dezvăluit numeroase semnături transcriptomice specifice tipurilor de celule care variază între șoarecii tineri și cei bătrâni. Printre principalele schimbări identificate se numără:
Scăderea anumitor tipuri de neuroni imaturi: Pe măsură ce îmbătrânesc, anumite populații de neuroni imaturi sunt epuizate în țesuturile creierului.
Modificări ale genelor legate de semnalizarea și structura neuronală: S-a observat o scădere a expresiei genelor care reglează funcțiile neuronale și structurile celulare, cum ar fi genele implicate în sinapse, transmiterea semnalului și morfologia neuronală.
Modificări ale tipurilor de celule gliale: În ceea ce privește celulele gliale, cum sunt astroglia și oligodendrocitele, studiul a observat o scădere a funcțiilor legate de suportul neuronal.
Creșterea expresiei genelor imunologice: În contrast cu neuronii, celulele imune din creier, precum microglia și alte tipuri de celule imune, au demonstrat o creștere a activității genelor asociate cu inflamația și răspunsul imun.
Regiuni specifice afectate de îmbătrânire
Autorii au observat modificări specifice ale exprimării genelor în regiunile creierului care sunt implicate în homeostazia energetică și comportamentele de alimentație, în special în jurul celui de-al treilea ventricul din hipotalamus.
Printre celulele cele mai sensibile la îmbătrânire se numără tanycitele, celulele ependimale și anumite tipuri de neuroni din nucleul arcuat, nucleul dorsomedial și nucleul paraventricular. Aceste celule exprimă gene implicate în reglarea apetitului și a energiei, cum ar fi Agrp, Npy, Pomc, Crh, Lepr și Glp1r.
Studiul a identificat 847 de clustere de celule, din care cel puțin 14 clustere au prezentat schimbări semnificative asociate vârstei. Aceste clustere au fost în majoritate formate din tipuri de celule gliale, ceea ce sugerează că celulele non-neuronale pot juca un rol esențial în îmbătrânirea creierului. De asemenea, autorii au identificat 2.449 de gene care sunt diferit exprimate în funcție de vârstă în diverse tipuri de celule, inclusiv în neuronii și celulele gliale.
Acest studiu oferă o viziune detaliată asupra modului în care îmbătrânirea afectează creierul la nivelul celulelor individuale și al regiunilor creierului. Descoperirile sugerează că hipotalamusul, și mai ales regiunea din jurul celui de-al treilea ventricul, joacă un rol central în îmbătrânirea creierului.
În plus, schimbările observate în expresia genelor imunologice și cele legate de structura neuronală subliniază complexitatea procesului de îmbătrânire la nivel celular.
Studiul propune un cadru valoros pentru investigațiile ulterioare asupra interacțiunilor dintre îmbătrânire și boli neurodegenerative, în special în ceea ce privește rolul celulelor gliale și al regiunilor implicate în homeostazia energetică.
CITEȘTE ȘI – Luna Io a lui Jupiter nu este alimentată de un ocean ascuns de magmă, descoperă un studiu
