Tại sao bộ não con người lại dễ mắc các bệnh liên quan đến tuổi tác?

Theo một nghiên cứu mới tại Viện Salk ở California, việc sản xuất năng lượng bị suy giảm ở các tế bào thần kinh lớn tuổi có thể giúp giải thích tại sao bộ não của con người rất dễ bị tổn thương bởi các bệnh liên quan đến tuổi tác.

Các nhà khoa học đã sử dụng một chiến lược mới để phát hiện ra rằng các tế bào của người già có ty thể bị rối loạn chức năng - trạm năng lượng của tế bào - và sản xuất năng lượng thấp hơn.

Ti thể chịu trách nhiệm chuyển đổi thức ăn của chúng ta thành năng lượng hóa học mà tế bào của chúng ta có thể sử dụng. Các khiếm khuyết trong gen ty thể có thể dẫn đến bệnh tật, nhưng các nhà nghiên cứu cũng biết rằng ty thể trở nên kém hiệu quả hơn theo tuổi tác và có thể dẫn đến các rối loạn liên quan đến tuổi tác, chẳng hạn như bệnh Alzheimer và Parkinson.

Nghiên cứu tác động của lão hóa lên ty thể có thể giúp các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về mối liên hệ đã biết giữa rối loạn chức năng ty thể và các bệnh não liên quan đến tuổi tác.

Những phát hiện mới được công bố trên tạp chí Báo cáo di động.

“Hầu hết các phương pháp khác sử dụng áp lực hóa học lên tế bào để mô phỏng quá trình lão hóa”, tác giả cấp cao Tiến sĩ Rusty Gage, giáo sư tại Phòng thí nghiệm Di truyền của Salk cho biết. "Hệ thống của chúng tôi có lợi thế là hiển thị những gì xảy ra với ty thể già đi một cách tự nhiên, trong cơ thể con người."

Trước đó, nhóm nghiên cứu của Gage đã phát triển một phương pháp chuyển đổi trực tiếp tế bào da thành tế bào thần kinh (gọi là tế bào thần kinh cảm ứng, hay iN). Hầu hết các kỹ thuật để tạo tế bào thần kinh từ tế bào bệnh nhân phụ thuộc vào bước tế bào gốc trung gian (tạo ra cái được gọi là tế bào gốc đa năng cảm ứng), đặt lại dấu hiệu lão hóa của tế bào. Nhưng những iN này vẫn giữ lại các dấu hiệu lão hóa, bao gồm những thay đổi đối với hoạt động gen và nhân tế bào, nhóm nghiên cứu đã báo cáo vào năm 2015.

Trong nghiên cứu hiện tại, các nhà khoa học muốn điều tra xem liệu các ty thể trong tế bào có còn lưu giữ các dấu hiệu lão hóa trong quá trình chuyển đổi iN hay không. Vì vậy, bằng cách sử dụng các tế bào da được lấy từ những người có độ tuổi từ 0 đến 89 tuổi, các nhà nghiên cứu đã tạo ra iN từ mỗi người hiến tặng và sau đó sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để nghiên cứu ty thể của từng bộ tế bào.

Ti thể trong các tế bào da được phân lập từ mỗi người biểu hiện một số thay đổi liên quan đến tuổi tác. Tuy nhiên, khi các tế bào được chuyển đổi trực tiếp thành tế bào thần kinh, các ti thể từ những người hiến tặng lớn tuổi có sự khác biệt đáng kể. Ví dụ, các gen liên quan đến sản xuất năng lượng của ty thể bị tắt và các gen của ty thể ít đặc hơn, phân mảnh hơn và tạo ra ít năng lượng hơn.

Tiến sĩ Jerome Mertens, một nhà khoa học thuộc nhân viên Salk và là đồng tác giả của bài báo mới cho biết: “Hầu hết mọi khu vực chúng tôi đã xem xét - chức năng, di truyền và hình thái - đều có khiếm khuyết.

Các nhà khoa học đưa ra giả thuyết rằng lý do khiến ty thể của iN bị ảnh hưởng bởi quá trình lão hóa nhiều hơn so với ty thể của tế bào da là do các tế bào thần kinh phụ thuộc nhiều hơn vào ty thể để cung cấp năng lượng.

Mertens nói: “Nếu bạn có một chiếc ô tô cũ với động cơ hỏng hóc nằm trong ga ra hàng ngày, điều đó không thành vấn đề. “Nhưng nếu bạn đang đi lại bằng chiếc xe đó, động cơ sẽ trở thành một vấn đề lớn”.

Phát hiện cho thấy sự lão hóa có thể tác động khác nhau đến các cơ quan trên toàn cơ thể.

Tiếp theo, nhóm dự định áp dụng kỹ thuật của họ để nghiên cứu các bệnh liên quan đến tuổi tác, bao gồm Alzheimer’s và Parkinson’s. Trong các nghiên cứu trước đây, các khuyết tật của ty lạp thể có liên quan đến các bệnh này. Bằng cách thu thập các tế bào da từ những bệnh nhân mắc các bệnh này và tạo ra iN, nhóm nghiên cứu có thể xem xét các ti thể tế bào thần kinh của những bệnh nhân này khác với ti thể tế bào thần kinh ở những người lớn tuổi không bị ảnh hưởng như thế nào.

Tiến sĩ Yongsung Kim, một cộng sự nghiên cứu và là tác giả đầu tiên của bài báo cho biết: “Không có mô hình tế bào thần kinh in vitro nào khác của con người để nghiên cứu sự lão hóa. “Vì vậy, điều rút ra được từ bài báo của chúng tôi là chúng tôi đã phát triển một công cụ cho phép chúng tôi nghiên cứu sự lão hóa thần kinh và các bệnh liên quan đến tuổi tác”.

Nguồn: Viện Salk