Mitofagie verandert met de leeftijd, vooral in de middelbare jaren, en beïnvloedt de gezondheid van het brein. Deze bevindingen bieden aanknopingspunten voor therapieën tegen neurodegeneratieve ziekten.
Mitochondriën, vaak omschreven als de energiefabrieken van onze cellen, spelen een vitale rol in het behoud van de gezonde cellen. Wanneer deze structuren beschadigd raken, worden ze via een recyclingproces, mitofagie genaamd, verwijderd. Dit proces is essentieel voor een goede werking van langlevende cellen, vooral in het brein. Verstoorde mitofagie wordt sterk in verband gebracht met neurodegeneratieve aandoeningen zoals Alzheimer en Parkinson. Dit benadrukt het belang van mitofagie als doelwit voor nieuwe geneesmiddelen en therapieën.
Nieuw onderzoek van het McWilliams-lab aan de Universiteit van Helsinki, onder leiding van promovendus Anna Rappe, MSc, onthult een veranderend en onverwacht patroon van mitofagie in verschillende hersenceltypen tijdens het verouderingsproces.
Verklarende woordenlijst
- Mitofagie: Het proces waarbij beschadigde mitochondriën in cellen worden afgebroken en gerecycled.
- Neurodegeneratief: Gerelateerd aan de progressieve afbraak of achteruitgang van zenuwcellen in het brein.
- Lysosomen: Kleine structuren in cellen die verantwoordelijk zijn voor het afbreken en verwijderen van afvalstoffen.
- Autofagie: Een cellulair proces waarbij cellen hun eigen componenten afbreken en recyclen voor energie of herstel.
- Optobiologie: Een onderzoeksveld dat licht gebruikt om biologische processen in levende organismen te bestuderen.
- Transcriptome: De volledige set RNA-moleculen die in een cel tot expressie komen op een bepaald moment.
- Electron Microscopie: Een techniek die elektronen gebruikt om zeer gedetailleerde beelden van microscopische structuren te maken.
Patronen van recycling in het brein
Bijvoorbeeld, de mitofagie-niveaus namen toe in een specifiek hersengebied dat beweging controleert naarmate de muizen ouder werden. Tegelijkertijd steeg de mitofagie in geheugen-gerelateerde hersencellen aanvankelijk, maar daalde deze sterk op latere leeftijd. Deze bevindingen wijzen op de middelbare leeftijd als een cruciale periode voor een gezond ouder wordend brein en bieden nieuwe inzichten in de moleculaire mechanismen die het functioneren van het zoogdierenbrein ondersteunen.
Een andere belangrijke ontdekking was dat sommige lysosomen, de structuren die verantwoordelijk zijn voor het afbreken van cellulair afval, hun zuurgraad verliezen naarmate het brein ouder wordt. Deze opvallende waarneming vertoont overeenkomsten met veranderingen die worden waargenomen in modellen van Alzheimer, wat suggereert dat normale verouderingsprocessen mogelijk worden versterkt bij het ontstaan van neurodegeneratieve aandoeningen. De resultaten weerleggen eerdere aannames dat mitofagie simpelweg afneemt met de leeftijd bij alle soorten. In plaats daarvan blijkt dat deze speciale vorm van recycling bij langer levende zoogdieren veel dynamischer en complexer is.
Nieuwe technologieën brengen doorbraken
Voorgaand onderzoek, dat vaak gebruikmaakte van kortlevende modellen zoals gist en wormen, suggereerde dat mitofagie gedurende een leven afneemt en daarmee een kenmerk van veroudering is. Het bestuderen van dit proces in het ouder wordende zoogdierenbrein was echter een uitdaging vanwege de complexiteit van hersenweefsel en de beperkingen van traditionele onderzoeksmethoden. Pas recent zijn de benodigde technieken ontwikkeld om mitofagie in verschillende weefsels en organen van zoogdieren te volgen. Het McWilliams-lab gebruikte geavanceerde tools in muisgenetica, optobiologie, neurowetenschappen en beeldvorming om mitofagie in de tijd en tussen hersenceltypen te volgen. De resultaten benadrukken het belang van nieuwe perspectieven bij het bestuderen van breinveroudering bij langer levende soorten, waarbij de middelbare leeftijd opvalt als een cruciale periode voor het behoud van breinfunctie.
Implicaties voor de gezondheid van het brein
Thomas McWilliams, universitair hoofddocent en begeleider van het onderzoek, plaatste deze bevindingen in context: “Bij kortlevende soorten neemt mitofagie ongetwijfeld af. Hoewel we belangrijke genen en mechanismen delen, hebben de weefsels van langer levende zoogdieren zich onder andere omstandigheden ontwikkeld om unieke uitdagingen aan te kunnen. Ons werk laat zien dat mitofagie zeer dynamisch is in het ouder wordende muizenbrein en suggereert dat de middelbare leeftijd een cruciale periode is voor de gezondheid van het zoogdierenbrein.”
Hij voegde toe dat, ondanks vooruitgang in het begrijpen van neurodegeneratieve aandoeningen, het hoge faalpercentage van huidige therapieën aantoont dat nieuwe benaderingen nodig zijn. “Er is nog veel te doen, maar deze nieuwe bevindingen veranderen ons begrip van breinveroudering. Samen met klinische partners streven we ernaar om dit onderzoek verder te ontwikkelen en dichter bij toepassingen voor mensen te brengen. We hopen dat onze resultaten onderzoekers en bedrijven een waardevolle routekaart bieden om nieuwe therapieën voor hersenaandoeningen te versnellen.”
Geraadpleegde bronnen:
- “Longitudinal autophagy profiling of the mammalian brain reveals sustained mitophagy throughout healthy aging” door Anna Rappe, Helena A Vihinen, Fumi Suomi, Antti J Hassinen, Homa Ehsan, Eija S Jokitalo en Thomas G Mc Williams, 4 oktober 2024, The EMBO Journal. DOI: 10.1038/s44318-024-00241-y
Het onderzoek heeft internationaal veel lof ontvangen. Anna Rappe won prijzen op meerdere congressen, waaronder de Nordic Autophagy Society Conference 2024 (Best Poster Prize, IJsland), het Anatomici Fenniae Symposium 2024 (gedeelde eerste prijs, Helsinki, Finland) en eerder al op het FENS Forum 2022 (Parijs, Frankrijk), Europa’s grootste neurowetenschappelijke conferentie. Tijdens haar MSc in het McWilliams-lab werd haar werk daar bekroond met de prijs voor beste poster. Eerder dit jaar ontving McWilliams 1,12 miljoen euro van de Jane en Aatos Erkko Foundation om baanbrekend onderzoek naar mens-specifieke autofagiemechanismen voort te zetten.
Het onderzoek werd geleid door universitair hoofddocent Thomas McWilliams en zijn team aan de Universiteit van Helsinki, met belangrijke bijdragen van Dr. Helena Vihinen en Dr. Eija Jokitalo van de HiLIFE Electron Microscopy Unit, en Dr. Antti Hassinen van de FIMM HCA Unit.
Ook lezen:
Veelgestelde vragen
Wat is mitofagie en waarom is het belangrijk voor het brein?
Mitofagie is het proces waarbij beschadigde mitochondriën worden gerecycled. Het is cruciaal voor de gezondheid van hersencellen en helpt neurodegeneratieve aandoeningen te voorkomen.
Waarom is de middelbare leeftijd belangrijk voor de gezondheid van het brein?
Tijdens de middelbare leeftijd ondergaan hersencellen grote veranderingen in mitofagie, wat essentieel is voor het behoud van een gezond brein en het voorkomen van ziekten.
Hoe beïnvloeden deze bevindingen therapieën tegen neurodegeneratieve ziekten?
Het dynamische karakter van mitofagie biedt nieuwe aanknopingspunten voor het ontwikkelen van effectievere behandelingen tegen Alzheimer, Parkinson en andere hersenaandoeningen.
Like ons op Facebook om meer artikelen zoals deze in je feed te zien verschijnen die je anders zou missen.
