Mitocondriile care se autodistrug pot lăsa unele celule ale creierului vulnerabile la SLA

Un tip nou descoperit de autodistrugere mitocondrială poate face unele celule ale creierului vulnerabile la SLA, cunoscută și sub numele de boala Lou Gehrig.

La șoarecii modificați genetic pentru a dezvolta unele forme de boală nervoasă degenerativă similară cu scleroza laterală amiotrofică, organele generatoare de energie numite mitocondrii par să se demonteze fără ajutorul echipelor obișnuite de demolare a celulelor.

Acest tip de autodistrugere a centralei electrice a fost observată în neuronii motori superiori, celulele nervoase ale creierului care ajută la inițierea și controlul mișcărilor, dar nu și în celulele învecinate, raportează cercetătorii pe 7 noiembrie în Frontiere în neuroștiința celulară. Moartea acelor neuroni motori superiori este un semn distinctiv al SLA, iar mitocondriile care se autodistrug ar putea fi un pas timpuriu care face ca acele celule să moară mai târziu.

Pembe Hande Özdinler, un om de știință celular la Universitatea Northwestern Feinberg de Medicină din Chicago, și colegii ei au numit dizolvarea mitocondrială „mitoautofagie”. Este un proces distinct de mitofagie, modul obișnuit prin care structurile celulare numite autofagozomi și lizozomi elimină mitocondriile deteriorate din celulă, spune Özdinler.

De obicei, curățarea mitocondriilor vechi sau deteriorate este importantă pentru ca celulele să rămână sănătoase. Când mitocondriile suferă prea multe leziuni, ele pot declanșa moartea programată a întregii celule, cunoscută sub numele de apoptoză (SN: 8/9/18).

Echipa lui Özdinler a observat ceea ce ea descrie ca mitocondrii „incomode” în imaginile cu microscopul electronic ale neuronilor motori superiori de la șoareci în vârstă de 15 zile. Acești șoareci neînțărcați sunt echivalenti cu adolescenții umani, spune Özdinler. De obicei, ALS nu lovește până când oamenii au între 40 și 70 de ani. Dar, până la apariția simptomelor, neuronii motori sunt deja deteriorați, așa că grupul lui Özdinler s-a uitat la șoarecii tineri pentru a surprinde primele semne ale bolii.

Șoarecii din studiu au avut forme de boli asemănătoare ALS cauzate de acumularea uneia dintre cele trei proteine ​​anormale: SOD1, profilin sau TDP-43. Doar șoarecii cu proteine ​​TDP-43 sau profilină anormale au avut mitocondrii care s-au demontat singuri. Mitocondriile la rozătoarele cu SOD1 defecte au urmat căile obișnuite de îndepărtare.

Chiar și la șoarecii TDP-43 foarte tineri, mitocondriile din neuronii motori superiori păreau ciudat și „nu prea sănătoase”, spune Özdinler. „După ce am analizat sistematic peste 200 de celule cu mii de mitocondrii în ele, am realizat un model.”

Cercetătorii propun că mitocondriile progresează prin mai multe faze de degenerare. În primul rând, un mitocondrie se întinde. „Unele dintre ele sunt extrem de lungi, așa cum nu am mai văzut până acum”, spune Özdinler. Apoi, se îndoaie într-o formă de U. Vârfurile U se întâlnesc în cele din urmă și fuzionează organele într-o structură asemănătoare inelului. Apoi partea interioară a inelului se dezintegrează, urmată de partea exterioară a inelului.

„Se mănâncă singur. De aceea am spus: „Nu este normal. Acest lucru nu am mai văzut până acum’”, spune Özdinler. Mitocondriile care se consumă singuri pot face cumva neuronii motori superiori mai vulnerabili la ALS mai târziu în viață. Detaliile despre această vulnerabilitate nu au fost încă elaborate.

Alți cercetători care studiază rolul mitocondriilor în sănătate și boli nu sunt încă convinși că echipa lui Özdinler a descoperit un nou tip de moarte mitocondrială.

Evandro Fang este un gerontolog molecular la Universitatea din Oslo care studiază modul în care mitocondriile sunt implicate în îmbătrânirea și bolile neurodegenerative. El spune că imaginile statice, bidimensionale ale microscopului electronic din studiu pot da o impresie falsă a ceea ce se întâmplă. Urmărirea a ceea ce se întâmplă cu mitocondriile individuale în timp și examinarea organelelor în 3-D ar oferi o imagine mai completă, spune el.

Și grupul lui Özdinler nu a explicat mecanismul molecular care ar determina mitocondriile să se dizolve, spune el. „Ar fi bine să nu judecăm dacă este corect sau greșit în acest stadiu, pentru că este prea preliminar”, spune Fang.

Mitocondriile tulburate din ficat formează, de asemenea, structuri similare cu cele capturate în imaginile cu microscopul lui Özdinler, spune Wen-Xing Ding, biolog celular la Centrul Medical al Universității din Kansas din Kansas City. Ding a văzut mitocondriile bolnave formând ceea ce el numește sferoide mitocondriale, amintind de inelele raportate de grupul lui Özdinler. Dar nici el, nici grupul lui Özdinler nu au date cantitative care să arate că proteinele mitocondriale, ADN-ul și alte componente sunt cu adevărat eliminate din celule, spune el.

Mitocondriile conțin unele enzime care pot descompune proteinele, dar Ding nu crede că acele enzime ar putea digera întregul organel fără ajutorul altor mașini celulare. Totuși, ceva ciudat se poate întâmpla cu mitocondriile din unele celule, spune el. „Aceasta este o nouă structură mitocondrială”, spune el. „Fie că acesta este un mod nou de a scăpa de mitocondrii, chiar îl cred, dar nu avem dovezi clare în acest moment.”