Beyin Hücreleri Kasları Boşa Harcanmaktan Korur

Tanım

Birçoğumuz yaşlılıkta endişe duyduğu Alzheimer Hastalığı veya diğer nörodejenerasyon tiplerine sebep olan; beyinde birikmiş olan proteinlerin bazılarının, zamanla kaslarımızda da birikmiş olabileceğini ve yaşlandığımızda kas atrofisinin ortaya çıkmasına sebep olduğunun farkında olmayabiliriz.

Berkeley Kaliforniya Üniversitesi’ndeki bilim insanları; en azından solucanlarda (Caenorhabiditis elegans) ve muhtemelen farelerde bu durumu düzeltebilecek, ömrü uzatmaya yardımcı yeni beyin hücreleri keşfettiler. Bu keşif, insan ömrünün sağlıklı bir şekilde uzamasına ve kas sağlığını olumlu etkileyen ilaçların üretilmesine katkı verebilir. Beyin hücreleri kasları boşa harcanmaktan koruyor.

Araştırma ekibinin 24 Ocak tarihinde Science dergisinde yayınlanmış olan son keşif ise; solucan beyninde bulunan sadece 4 gliyal hücrenin ‘solucanın vücudundaki hücrelerin stres tepkisinin kontrolünü ve solucanın ömrünün %75 oranında artmasını sağlamıştır.’ Normal şartlarda gliyal hücreleri göz ardı edilmekteydi çünkü bu hücreler öğrenme, hafıza gibi işleri yürüten nöronlara birer destek elemanlarıydılar. Bu durum bundan dolayı sürpriz olmuştu.

Beyin hücrelerinin bu durumu 2013 yılında UC Berkeley araştırma ekibinin hazırlamış olduğu ;’ gliyal hücrelerinin, nöronlardan farklı bir yol izleyerek, periferik hücrelerde stres tepkisini düzenlemeye yardımcı olduklarını ve solucanın ömrünü ortalama %25 oranında uzattıklarını’ bildiren raporu takip etmektedir. Farelerde ise sinirsel düzenlemenin arttırılması, farelerin ömrünü yaklaşık olarak %10 arttırmaktadır.

Sonuçların Yorumlanması

Bu sonuçlar, vücut hücrelerini sağlıklı tutabilmek için beynin iki taraflı yaklaşımının bir fotoğrafını çizmektedir. Beyin hücreleri, stres durumuna girdiğinde ise; örneğin bir bakteri veya virüs istilası gibi, strese tepki verebilmek için nöronların bir alt kümesi; vücuttaki protein üretimini arttırmak ve depolanan yağları harekete geçirmek, karışıklığı ortadan kaldırmak adına çevresel hücrelerine sinyalleri göndermektedir. Fakat elektrik sinyalleri kısa süreli bir tepki ürettiklerinden dolayı devreye hormon üretebilmek için gliyal hücreleri girer. Bu durum da uzun süreli anti-stres yanıtının oluşturulmasını sağlamaktadır.

‘Eğer beynimizdeki bu yanıtı açarsak, doğal sebeplerden dolayı meydana gelen; hastalığın başlangıç yaşındaki gerilemeden, tüm organizmayı korumak için beynin periferik sistemle iletişim kurduğunu ortaya çıkarırız. Bu sayede beyin hücrelerinin kendini yeniden yapılandırmasını sağlar, aynı zamanda proteinlerin de birikmesini önlemiş oluruz.’ diyor Andrew Dillin. Kendisi Kaliforniya Üniversitesi’nde Moleküler ve Hücre Biyolojisi alanında profesör olup, Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nde (HHMI) araştırmacıdır. Yeni çalışmasının sonucu ise ‘ Gliyal hücrelerinin, nöronlardan daha önemli olduğunu düşünüyoruz.’ olmuştur.

Parazit kancalı kurt olan C.elegans  insanlarda uzun bi evrimselleşme yolu izlese de, gliyal hücrelerinin farelere olan etkisinin insanlarda da aynı etkiye sahip olabileceğini düşündürtmektedir. Eğer öyle ise, bu durum kasların boşa harcanmasını ve obeziteyi engelleyecek ilaçların üretilmesine öncülük edebilir. Ve belki de insan ömrünün sağlıklı bir şekilde arttırılmasını sağlayabilir.

‘Sarkopeniye sahip insanlara veya yaşlı fare ve insanlara bakarsanız, kaslarında protein birikmiş durumdalardır.’ diyor Dillin. ‘Eğer bu hormonu bulabilirsek, belki yaşlı insanlarda kasın tutulmasını sağlayabiliriz. Bu bizim için çok büyük bir fırsat.’

24 Ocak aynı bilim dergisi sayısında bir yorumda, iki tane Stanford Üniversitesi araştırmacısı, Jason Wayne Mikles ve Anne Brunet aynı yorumu tekrarladılar. ‘Gliyal hücrelerinin stres durumunda nasıl tepki verdiklerini anlamayı ve ne tür nöropeptitlerin salgılandığını, yaşlanınca ortaya çıkan veya yaşa bağlı oluşan hastalıklar sırasında bu yolları korumak veya dengeleyebilmek için spesifik terapötik müdahalelerin tanımlanmalarını sağlayabilir.’ şeklinde yazdılar.

Yaşam Süresi Nasıl Uzatılır?

Dillin çalışmasında, ölüme yaklaştıkça vücut hücrelerinin de eş zamanlı olarak deforme olduğunu gözlemledi. Farelerde ve solucanlarda beynin ürettiği hormonların ve nörotransmitterlerin, vücut hücrelerinde stres tepkisi oluşturarak metabolizmayı ayarladıklarını ve durumu kontrol altına alabildiklerini göstermişti. Bu yanıt, yaşam süresini uzatırken ve dokuları sağlıklı tutarken büyük bir ihtimalle enfeksiyonla savaşmayı da sağlamıştı. ‘Neden bizim hücrelerimiz yaş aldıkça bu sinyallere cevap vermiyor?’ sorusu büyük bir sorudur.

Son 10 yılda, Dillin ve meslektaşları solucanların hücrelerini sağlıklı tutabilmek için üç teknik belirlediler ve sonuç olarak solucanlar normalden daha uzun süre yaşamaya başladılar. Mesela vücudun ısı şokunun tepkisinin aktive olması hücredeki sitoplazmayı korumaktadır. Katlanmamış proteinlerin uyarılması, hücredeki enerji merkezi olan mitokondrinin korumasını sağlamaktadır. Katlanmamış proteinlerin verdiği yanıt sayesinde hücredeki proteinlerin 3 boyutlu görüntülerini almayı sağlamak mümkündür. Bu durum hücre içerisinde proteinlerin düzgün bir şekilde işlenmesi için çok önem arz etmektedir.

Dillin’in gliyal hücreleriyle (beyin hücreleri) ilgili son keşfi ise, nöronların yanı sıra endoplazmik retikulumdaki katlanmamış proteinlerin de tepkilerini uyarmasıdır. Endoplazmik retikulum, protein sentezinden sorumlu olan ribozomları içerisinde barındıran bir organeldir. Aynı zamanda dakikada 13 milyon proteinin katlanması ve olgunlaşmasından da sorumludur.

‘Bitirdiğimiz birçok çalışma, beyin hücrelerinin  belirli noktalarının hayvanların yaşlanmalarını kontrol ettiğini gösterdi. Bu durum fare, solucan ve muhtemelen insanlarda bu şekildedir.’ diyor Dillim.

Solucanların ömrünü uzatan iki farklı yöntem daha bulunmaktadır: diyet kısıtlaması ve insülin gibi büyüme faktörü etkisi olan IGF-1 adında bir hormon üretiminin yavaşlatılması. Bu iki yöntem diğer yaşlanma karşıtı mekanizmaları harekete geçirmektedirler.

Dillin’in bu keşifleri hali hazırda olan hastalıklar için yeni tedaviler oluşturmaktaydı. Ardından Dillin de Mitobridge Inc. adında bir şirket kurdu. (Bu şirket yakın zamanda Astellas Pharma Inc. tarafından satın alınmıştır.) Şirketi, bazı proteinlerin mitokondriyi ayarlamaya yardım etmesi durumuna dayanarak kurmuştu. Bu şirketin geliştirdiği bir ilaç şu anda, ameliyat sırasında ani bir başarısızlıktan dolayı oluşan hasarın böbreklerin yeniden çalışmaya başlatılmasıyla tedavi edilmesi için faz 2 klinik çalışmalarında kullanılmaktadır.

Proteostatis Therapeutics Inc. adında ortaklaşa kurduğu bir şirkette ise, kistik fibröz hastalarında iyon kanallarının onarılması için katlanmamış protein yanıtını aktifleştirmeye dayanan bir tedavi yöntemi geliştirdiler. Nörotransmitter ve hormonların endoplazmik retikulumu nasıl etkilediği hakkında yeni buluşun, Huntington Hastalığı ve miyokit formları gibi kas israfına neden olan hastalıklar üzerinde etkisi olabilir.

Gliyal Hücreleri

2013’te, Dillin ve meslektaşları solucan beynindeki duyusal sinir hücrelerinde xbp-1 adındaki bir proteinin ibaresinin artmasının, solucan vücudundaki yanlış katlanmış protein tepkisinin artmasına neden olduğunu keşfettiler. Kısa bir süre sonrasında, doktorasının bitişinde Dillin’in arkadaşı Ashley Frakes nöronları gizleyen gliyal hücrelerinin (beyin hücreleri) de dahil olup olmadığını gözlemlemeye karar verdi. Ashley aynı proteinin xbp-1’leri gliyanın alt kümesinde fazla ifade ettiğinde (sefalik astrosit, kılıf gliya gibi veya CEPsh) periferik beyin hücrelerin üzerinde, yüksek yağ oranı içeren diyetle nasıl başa çıktıklarının ölçüldüğü gibi büyük bir etki keşfetti.

Frakes, endoplazmik retikulumun yanıtını tetiklemekle yükümlü olan dört tane CEPsh gliya hücresini tespit edebildi, çünkü C.elegans vücudunu çok iyi çalışmıştı. Bu kurtçukta toplamda 959 hücre bulunmaktaydı; bunların 302 tanesi sinir hücresi, 56 tanesi gliya hücresiydi.

CEP nöron hücreleri ve CEPsh gliya hücreleri (beyin hücreleri) birbirlerinden farklı çalışırlar. Ek olarak, solucanların metabolizmalarını iyileştirmek ve biriken protein parçacıklarını temizlemek solucanları zayıflatabilir. Yüksek yağ içeren diyetten sakınmak ise solucanların ömürlerini iki kat daha fazla uzatabilir.

‘Birkaç hücrenin tüm canlının geleceğini kontrol edebilmesi gerçekten akıl almaz bir durumdur.’ diyor Dillin. ‘Gliya hücreleri (beyin hücreleri) nöronlardan 10 kat daha iyi yanıt geliştiriyor ve ömrün uzatılmasında yaklaşık 2 kat daha iyi çalışıyorlar.’

Frakes, şu anda gliyal hücrelerinin (beyin hücrelerinin) üretmiş olduğu sinyal hormonunu tanımaya çalışıyor. Bu işlevselliği azalan hücrelerin yanıtını etkinleştirmek için bir yol bulmaya dair ilk adım ve belki de insan hücrelerini ayarlayabilmek, yaşlanmayı azaltmak, stres türlerinin etkilerini ve obeziteyi yok edebilmek için ilaç üretilmesini sağlayabilir.

Frakes, aynı zamanda solucanların lipit damlacıkları şeklinde bulunan yağ depolarının endoplazmik retikuluma dönüşmesi sonucu zayıfladıklarını keşfetti. Teksas’ta bulunan başka bir araştırma grubu da fareleri yüksek yağlı diyetin etkilerinden korumak ve yaşam sürelerini uzatmak için nöronlarında xbp-1 genini aktive etmişlerdi.

‘Onlar nöronlarda aktive ettikten sonra karaciğerin yağlanmadan kurtulduğunu ve metabolik faaliyetlerin yeniden arttığını gözlemleyebilirler.’ diyor Dillin. ‘Bence aynı etkiyi insanlarda da benzer şekilde görmek mümkün.’

Kaynak: https://phys.org/news/2020-02-brain-cells-muscles.html

Görsel Kaynak: https://www.delfi.lt/sveikata/sveikatos-naujienos/sveikuoliu-giriama-ciberzole-nelegaliai-dazoma-svinu-ka-apie-tai-reikia-zinoti-lietuvos-gyventojams.d?id=82552707

Editör: Meryem Melisa KAR