Špeciálna diéta ukázala nádejný zvrat v starnutí mozgu. Kalorické obmedzenie vracia poriadok do bunkových procesov

Výskumníci z Leibniz Institute on Aging použili hmotnostnú spektrometriu, aby preskúmali proteíny v mozgoch mladých a starých myší. Zamerali sa na proces nazývaný ubiquitylácia. Ide o chemické označovanie bielkovín malými molekulárnymi „značkami“, ktoré mozgu ukazujú, čo robiť ďalej: ponechať proteín v službe, prepínať jeho funkciu alebo ho poslať do recyklácie.

Informuje o tom web Science Alert a štúdia uverejnená na portáli Nature.

Ako starnutie rozhádže mozgové bielkoviny a prečo by strava mohla časť škôd zmierniť

Starnúci mozog sa mení v tichosti. Roky v ňom nenápadne narastá neporiadok, ktorý zasahuje do procesov, od ktorých závisí pamäť, sústredenie aj odolnosť voči neurodegeneratívnym chorobám. Nová nemecká štúdia sa pozrela hlbšie na samotné molekulárne značenie mozgových proteínov a ukazuje, že poriadok v tejto sieti je oveľa krehkejší, než sme sa domnievali. A zároveň, že určitú časť narušených mechanizmov možno čiastočne „upratať“ zmenou stravy.

V mladom mozgu je tento systém precízny. V tom starnúcom však bádateľov prekvapil prudký nárast proteínov, ktoré dostávajú viac značiek, než by mali. S vekom sa začínajú hromadiť etikety, ktoré by dávno mali zmiznúť – systém triedenia jednoducho nestíha.

Keď recyklačné linky spomalia

Kľúčovým hráčom je proteazóm, zložitý proteínový „mlyn“, ktorý staré alebo poškodené molekuly rozkladá a udržuje poriadok vnútri buniek. Analýza ľudských neurónov vypestovaných v laboratóriu z kmeňových buniek potvrdila, že približne tretina nadbytku značení priamo súvisí so spomaľovaním proteazómu. Nie je to novinka – vedci roky vedia, že mozgové čistiace mechanizmy starnú. Nové však je detailné prepojenie medzi zmenenou ubiquityláciou a tým, ako rýchlo recyklačný systém prestáva fungovať.

Práve tu sa otvárajú dôležité otázky. Čo presne spôsobuje zlyhanie regulácie značenia proteínov? Prečo sa niektoré bielkoviny ocitnú „prerecenzované“ etikami, a iné naopak zostanú bez nich, hoci by ich mali dostať? A najmä: dá sa proces znovu stabilizovať?

Vedci poukazujú, že ide o citlivú rovnováhu. „S vekom sa tento precízny systém rozkýve. Niektoré označenia sa hromadia a iné miznú bez ohľadu na to, koľko konkrétneho proteínu sa v bunke nachádza,“ vysvetľuje molekulárny biológ Alessandro Ori.

Takýto chaos môže mať ďalekosiahle dôsledky. Mozog závisí od tisícov presne koordinovaných proteínov, ktorých funkcie sa menia v milisekundách. Ak sa označovanie rozladí, bunka môže reagovať neskoro, nesprávne alebo vôbec.

Myši na diéte a prekvapivý návrat poriadku

Tím preto otestoval jednoduchý zásah: krátkodobé obmedzenie kalórií. Starším myšiam dali štyri týždne kaloricky skromnejší jedálniček, potom ich vrátili na normálnu stravu. Cieľ bol jediný – zistiť, či diéta zasiahne do chaotického proteínového značenia.

A zasiahla. U časti sledovaných proteínov sa chemické značky po návrate na bežné kŕmenie začali správať ako u mladších zvierat. Nie všade a nie rovnako, no efekt bol jasný: strava mala schopnosť prinavrátiť poriadok do systému, ktorý sa inak s vekom rozpadá.

Stále nie je jasné, čo presne tento jav spôsobuje. Autori sa nepokúšali rozpliesť biologické mechanizmy, ale ich dáta naznačujú, že mozog aj vo vyššom veku dokáže reagovať na zmeny metabolizmu. Kalorické obmedzenie zrejme ovplyvňuje tok energie a chybové korekcie v proteínových procesoch spôsobom, ktorý umožní proteazómu nabehnúť späť na vyššie obrátky.

„Naše výsledky ukazujú, že aj v starobe môže mať strava viditeľný vplyv na molekulárne procesy v mozgu,“ povedal Ori. Do akej miery a prečo, to však zatiaľ zostáva otvorené: niektoré procesy sa spomalili, iné sa takmer nepohli a zopár dokonca zrýchlilo.

Od proteínového chaosu k chorobám

Význam týchto poznatkov je širší než samotné myšacie experimenty. Zlyhávanie proteínového manažmentu je pevnou súčasťou mnohých neurodegeneratívnych chorôb – od Alzheimerovej cez Parkinsonovu až po niektoré formy demencie spojené s hromadením toxických proteínov. Ak sa ukáže, že úprava stravy dokáže aspoň čiastočne stabilizovať označovanie proteínov, mohlo by to v budúcnosti doplniť terapeutické prístupy, ktoré sa snažia udržať mozog funkčný čo najdlhšie.

Dôležité pritom je, že vedci testovali iba izolované modely – myši a ľudské neuróny pestované v laboratóriu. V žiadnom bode neoverovali, čo by sa dialo v živom ľudskom mozgu. Tento krok bude nevyhnutný a ďaleko náročnejší. Ľudský mozog je komplikovaný orgán, v ktorom interagujú stovky procesov naraz, a zásah do jedného z nich môže mať reťazové účinky inde.

Napriek tomu sa podarilo získať dôležitý kúsok skladačky. Starnutie mozgu nie je len pasívne spomaľovanie. Je to dynamický proces, ktorý možno aspoň čiastočne usmerňovať. A to aj vtedy, keď má organizmus už veľa rokov za sebou.

Otázky, ktoré prídu ďalej

Nová práca posúva poznanie o krok vpred: ukazuje, že zmeny v označovaní proteínov patria medzi dôležité mechanizmy starnutia a že sú citlivé na metabolické signály. Zároveň otvára sériu otázok, ktoré bude treba riešiť v ďalšom výskume.

Aké proteíny sú najcitlivejšie na poruchy označovania? Ktoré mozgové regióny sú zraniteľnejšie? Dá sa nájsť diétna stratégia, ktorá zasiahne cielené skupiny proteínov? A najmä – bude takýto zásah vôbec fungovať u ľudí?

Kým odpovede nemáme, zostáva len konštatovanie výskumníkov: v starnúcom mozgu sa neustále premiešavajú procesy, ktoré si ešte len začíname všímať. A medzi nimi aj také, ktoré sa dajú ovplyvniť životným štýlom.

Čítaj viac z kategórie: Zaujímavosti