Μπορούν οι αλλαγές στις ενεργειακές οδούς του εγκεφάλου να προκαλέσουν κατάθλιψη;
Νέα έρευνα έχει εντοπίσει μεταλλάξεις στον κώδικα DNA που μπορεί να επηρεάσουν τον ενεργειακό μεταβολισμό. Βρήκε επίσης μια σύνδεση με μείζονα καταθλιπτική διαταραχή.
Ο Παγκόσμιος Οργανισμός Υγείας (ΠΟΥ) περιγράφει την κατάθλιψη ως «την κύρια αιτία αναπηρίας παγκοσμίως».
Επηρεάζει περισσότερα από 300 εκατομμύρια άτομα σε όλο τον κόσμο.
Οι ειδικοί πιστεύουν ότι πολλοί παράγοντες συμβάλλουν στη μείζονα καταθλιπτική διαταραχή (MDD).
Αυτά περιλαμβάνουν τη γενετική, περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως κακοποίηση, φυσιολογία του εγκεφάλου και το ανοσοποιητικό σύστημα.
Μια θεωρία είναι ότι οι διαταραχές στον μεταβολισμό της ενέργειας στον εγκέφαλο μπορούν να συμβάλουν σε ένα άτομο που αναπτύσσει MDD.
Εννοιολογικά, αυτό είναι σχετικά εύκολο να ακολουθηθεί. Ο εγκέφαλος έχει πολύ υψηλότερη απαίτηση για ενέργεια από άλλα όργανα. Τυχόν διαταραχές σε αυτό το καλά συντονισμένο σύστημα μπορεί να έχουν δραστικές συνέπειες.
Ιατρικά νέα σήμερα πρόσφατα ανέφεραν μια μελέτη στην οποία οι ερευνητές διέγραψαν το γονίδιο Φούστα σε νευρώνες διέγερσης του πρόσθιου εγκεφάλου σε αρσενικά ποντίκια. Το αποτέλεσμα ήταν μια έντονη μείωση του αριθμού των μιτοχονδρίων σε αυτά τα κύτταρα, συνοδευόμενη από συμπτώματα που μοιάζουν με κατάθλιψη.
Τα μιτοχόνδρια, τα λεγόμενα εργοστάσια ισχύος του κυττάρου, είναι εξειδικευμένα διαμερίσματα που μετατρέπουν τα τρόφιμα που τρώμε σε χημική ενέργεια που απαιτούν να λειτουργούν τα κύτταρα μας. Κάθε κύτταρο έχει πολλά μιτοχόνδρια για να εξασφαλίσει την ομαλή παροχή ενέργειας.
Εάν μειώσουμε τον αριθμό τους ή διαταράξουμε τις περίπλοκες μεταβολικές οδούς, τα κύτταρα μπορεί να πεθάνουν λόγω λιμοκτονίας.
Σε μια δημοσίευση που δημοσιεύτηκε πρόσφατα στο περιοδικό Έρευνα νουκλεϊκών οξέων, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν βιοπληροφορικά εργαλεία για τον εντοπισμό μεγάλων μεταλλάξεων στον γενετικό κώδικα των μιτοχονδρίων. Βρήκαν μια σημαντική μοριακή υπογραφή αυτών σε ένα υποσύνολο δειγμάτων εγκεφάλου με MDD.
Προσδιορισμός σχεδόν 4.500 μεταλλάξεων
Τα γονίδια μέσα στα μιτοχόνδρια και μερικά στον πυρήνα του κυττάρου είναι υπεύθυνα για τη διατήρηση των ηλεκτροπαραγωγών μονάδων. Οι μεταλλάξεις σε αυτές τις γενετικές θέσεις μπορούν να προκαλέσουν μιτοχονδριακές ασθένειες. Ένα άτομο μπορεί να κληρονομήσει αυτές τις μεταλλάξεις, αλλά μπορεί επίσης να συσσωρευτεί κατά τη διάρκεια της ζωής του.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι οι διαγραφές, ένας τύπος μετάλλαξης DNA όπου λείπει ένα μεγάλο τμήμα γενετικού κώδικα, προκαλούν μια σειρά μιτοχονδριακών παθήσεων.
Ο επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης Brooke E. Hjelm - επίκουρος καθηγητής κλινικής μεταφραστικής γονιδιωματικής στο Πανεπιστήμιο της Νότιας Καλιφόρνιας στο Λος Άντζελες - εξήγησε στον ΜΝΤ ότι οι ερευνητές είχαν ήδη εντοπίσει περίπου 800 τέτοιες διαγραφές στο μιτοχονδριακό γονιδίωμα.
«Λοιπόν», είπε, «αυτό που έκανα ήταν να εκμεταλλευτώ ένα εργαλείο που είναι ήδη διαθέσιμο στην ερευνητική κοινότητα που ονομάζεται MapSplice και ανέπτυξε μια διαδικασία ώστε να μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον εντοπισμό και τον ποσοτικό προσδιορισμό των μιτοχονδριακών διαγραφών."
Αυτό το έργο πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο του Δρ Marquis Vawter, στο Τμήμα Ψυχιατρικής και Ανθρώπινης Συμπεριφοράς στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια, Irvine, όπου ο Δρ Hjelm ολοκλήρωσε τη μεταδιδακτορική της εκπαίδευση στην ψυχιατρική γενετική.
Ο Δρ Vawter και το εργαστήριό του μελετούν διαγραφές στο μιτοχονδριακό DNA για αρκετά χρόνια, εξετάζοντας συγκεκριμένα τον εγκεφαλικό ιστό των ατόμων με ψυχικές παθήσεις.
Ενώ η Hjelm ήταν πεπεισμένη ότι το εργαλείο ανάλυσής της θα της επέτρεπε να εντοπίσει πολλές διαγραφές στα δείγματά της, εκπλήχθηκε όταν βρήκε τόσα πολλά.
Στα 93 δείγματα ανθρώπων - τα οποία προήλθαν από 41 νεκρά άτομα - που περιλήφθηκαν στη μελέτη, ανακάλυψε σχεδόν 4.500 διαγραφές.
Ωστόσο, δεν προκαλούν απαραίτητα όλες αυτές οι μεταλλάξεις ασθένεια. Εάν μια μετάλλαξη συμβαίνει μόνο σε μερικά από τα μιτοχόνδρια στο κελί ενός ατόμου, οι υπόλοιποι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να αντέξουν το χαλαρό. Εάν φτάσει σε ένα ορισμένο όριο, ωστόσο, το κελί μπορεί να μην είναι σε θέση να συνεχίσει να λειτουργεί κανονικά.
«Ένα πράγμα που βρήκα ιδιαίτερα ενδιαφέρον ήταν ότι πολλές από τις διαγραφές που διαπίστωσα (ειδικά αυτές που εντοπίστηκαν σε πολλά δείγματα) είχαν προηγουμένως ταυτοποιηθεί σε εκείνες με μιτοχονδριακές παθήσεις», εξήγησε ο Hjelm.
«Αυτό σημαίνει», συνέχισε, «είναι ότι υπάρχουν διαγραφές που στο παρελθόν είχαν παρατηρηθεί μόνο σε ένα ή λίγα άτομα με διαγνωσμένη μιτοχονδριακή νόσο που υποδηλώνουν ότι είναι σπάνια, ενώ στην πραγματικότητα αυτές οι διαγραφές πιθανότατα συμβαίνουν σε όλους μας , απλώς δεν είναι παρόντες με αρκετά υψηλό ρυθμό για να προκαλέσουν ασθένεια. "
Ένα υποσύνολο των δειγμάτων MDD έχει διαγραφές
Έχοντας αναπτύξει το νέο εργαλείο βιοπληροφορικής, η Hjelm και οι συνεργάτες της ξεκίνησαν να απαντήσουν στην ακόλουθη ερώτηση: Τα άτομα με διαγνωσμένες ψυχιατρικές καταστάσεις έχουν ενδείξεις μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας στον εγκέφαλό τους;
Από τα 41 άτομα που περιλήφθηκαν στη μελέτη, εννέα είχαν διάγνωση για MDD.
Η Hjelm βρήκε μεγάλο αριθμό διαγραφών «υψηλού αντίκτυπου», όπως τους αποκαλεί στο έγγραφο μελέτης, σε εγκεφαλικό ιστό από δύο από τα άτομα με MDD.
«Αυτό που βλέπουμε στα δεδομένα μας είναι ότι ένα υποσύνολο [άτομα] με MDD έχουν μεγάλη μιτοχονδριακή διαγραφή στον εγκέφαλό τους […]».
Μπρουκ Ε. Χέλμ
Πώς ακριβώς μπορούν οι διαγραφές να προκαλέσουν κατάθλιψη;
Σύμφωνα με τον Hjelm, «Η βασική αρχή θα ήταν ότι τα εγκεφαλικά σας κύτταρα (νευρώνες) απαιτούν ενέργεια για να λειτουργούν και να επικοινωνούν μεταξύ τους σωστά και επειδή αυτά τα κύτταρα δεν παίρνουν ενέργεια από αρκετά υγιή μιτοχόνδρια, δεν μπορούν να μεταδώσουν μηνύματα από ένα περιοχή σε άλλο ή να ανταποκριθεί σε εξωτερικά ερεθίσματα όπως πρέπει.
Μοιράστηκε επίσης μερικά από τα ερωτήματα που παραμένουν, τα οποία περιλαμβάνουν την καλύτερη κατανόηση του «ποιες περιοχές του εγκεφάλου είναι ευάλωτες σε αυτό και […] ποιο ποσοστό των [ατόμων] με κατάθλιψη έχουν αυτό το συγκεκριμένο μιτοχονδριακό ζήτημα».
Ο προσδιορισμός ποιος φέρει διαγραφές στο μιτοχονδριακό γονιδίωμά του θα είναι ένα σημαντικό εμπόδιο που θα πρέπει να ξεπεράσει η ομάδα. Καθώς η αφαίρεση του εγκεφαλικού ιστού για διάγνωση δεν είναι πρακτική, ο Hjelm ανέφερε ότι θα απαιτηθούν νέες τεχνικές απεικόνισης εγκεφάλου ή δοκιμές βιοδεικτών.
Τελικά, ο Hjelm ελπίζει ότι αυτό θα επιτρέψει στους επαγγελματίες του τομέα της υγείας να χρησιμοποιήσουν μια εξατομικευμένη ιατρική προσέγγιση και να προσαρμόσουν θεραπείες που είναι πιο πιθανό να αντιμετωπίσουν τις υποκείμενες μοριακές αιτίες της MDD σε αυτούς τους ανθρώπους.
