Până de curând, neurologia presupunea că gărzile de corp ale creierului sunt tovarăși pe viață: microgliile — celulele imunitare care patrulează și curăță țesutul nervos — s-ar forma în stadiul embrionar și ne-ar însoți până la capăt. Un studiu publicat în revista Science contrazice însă această dogmă.
Între vârstele de 50 și 75 de ani, în hipocamp are loc o veritabilă schimbare a gărzii: populația de microglie originală scade brusc, iar locul ei este preluat treptat de celule migrate din fluxul sangvin periferic.
Schimbarea face parte dintr-un tablou mai larg. Cercetătorii au descoperit că, începând din jurul vârstei de 50 de ani, comutatoarele genetice ale creierului trec printr-o reconfigurare profundă. Acest prag declanșează o reorganizare biologică amplă, oferind o explicație moleculară pentru faptul că trecerea anilor rămâne principalul teren fertil pentru Alzheimer și alte afecțiuni neurodegenerative.
Echipa a folosit metode avansate de analiză la nivel de celulă unică pentru a examina reglarea genelor și organizarea tridimensională a genomului în celule individuale din hipocampul uman, o regiune a creierului esențială pentru învățare și memorie. Probele au provenit de la adulți dintr-o gamă largă de vârste. Rezultatul este una dintre cele mai detaliate imagini de până acum ale felului în care se modifică reglarea genomului pe măsură ce creierul îmbătrânește.
Gărzile de schimb: când celulele din sânge aduc inflamație cronică
Celulele de tip microglial care au luat locul microgliei originale au prezentat și semne inflamatorii mai pronunțate. Asta ridică posibilitatea ca ele să contribuie la inflamația cronică din creierul îmbătrânit.
Cercetătorii au detectat, de asemenea, o scădere substanțială a populațiilor de celule care ajută la menținerea barierei hematoencefalice. Această barieră ajută la protejarea creierului de substanțele potențial dăunătoare care circulă prin sânge. În termeni practici, pe măsură ce acest filtru de protecție își pierde etanșeitatea, celulele imune din circulația periferică pătrund nestingherite în hipocamp. Ele preiau sarcinile de curățare ale vechilor rezidenți, însă vin la pachet cu un profil molecular mai agresiv, care alimentează o stare de alertă inflamatorie continuă.
„Microglia sunt esențiale pentru menținerea homeostaziei cerebrale. Atunci când aceste celule nu își îndeplinesc funcțiile de întreținere, se acumulează substanțe toxice care pot declanșa procese inflamatorii ce ar putea contribui la apariția bolilor neurodegenerative”, a declarat dr. Bing Ren, autor corespondent al studiului, director științific și director general al New York Genome Center și profesor la Universitatea Columbia.
Arhitectura 3D a genomului se erodează
Modificările nu s-au limitat la celulele imune. La mai multe tipuri de celule cerebrale, cercetătorii au observat o erodare pe scară largă a arhitecturii tridimensionale a genomului.
În nucleul unei celule, ADN-ul nu este împachetat la întâmplare. Este pliat într-o structură tridimensională extrem de organizată, care ajută la controlul activării și dezactivării genelor. E ca o bibliotecă microscopică în care volumele nu stau aliniate pe rafturi, ci sunt împăturite în noduri și bucle precise, permițând celulei să deschidă instantaneu doar paginile de care are nevoie. Când această geometrie spațială se dezorganizează odată cu vârsta, celula riscă să citească instrucțiunile greșite sau să le blocheze pe cele vitale.
Odată cu înaintarea în vârstă, această organizare a devenit mai puțin ordonată. Rezultatul sugerează că deteriorarea structurii genomului ar putea fi o caracteristică fundamentală a îmbătrânirii creierului.
„Această lucrare reprezintă un pas important în înțelegerea modului în care îmbătrânirea remodelează genomul uman în celulele creierului. Aceste descoperiri demonstrează o nevoie critică de a studia reglarea genelor și organizarea genomului pentru a obține o înțelegere mecanicistă a procesului de îmbătrânire”, a declarat Nathan Zemke, directorul departamentului de genomică unicelulară din cadrul Centrului de Epigenomică al Universității din California, San Diego.
Nu o simplă uzură treptată, ci o remodelare coordonată
Rezultatele sugerează că îmbătrânirea creierului e mai complicată decât o degradare lentă și uniformă. Mai multe sisteme par să se modifice simultan: celulele imune, vasele de sânge, neuronii și organizarea genomului.
Xiangmin Xu, profesor și director al Centrului pentru Cartografierea Circuitelor Neuronale de la Universitatea din California, Irvine, și coautor corespondent al studiului, a declarat: „Acest studiu demonstrează că îmbătrânirea nu este o simplă degradare lentă, ci implică o remodelare coordonată a sistemelor imunitar, vascular și neuronal. Descoperirile deschid calea către identificarea unor noi ținte terapeutice menite să păstreze integritatea circuitelor și funcția cerebrală pe tot parcursul vieții.”
Un proiect de cartografiere întins pe un deceniu
Cercetarea face parte dintr-un set de 6 articole publicate în Science prin programul 4D Nucleome (4DN). Inițiativa a fost creată pentru a cartografia modul în care genomul este organizat în spațiu și felul în care această organizare se schimbă în timp.
Între 2015 și 2025, programul a reunit echipe de cercetare interdisciplinare din toate Statele Unite, care au investigat cum influențează dispunerea spațială a genomului procesele biologice. Pe lângă acest studiu, Bing Ren a fost coautor corespondent sau coautor la alte trei articole din Science care examinează arhitectura genomului la diferite tipuri de celule și pe diferite scări de timp.
În loc să privim îmbătrânirea ca pe o baterie care se consumă uniform, datele adunate de-a lungul unui deceniu dezvăluie un tablou mult mai nuanțat: la jumătatea vieții, creierul trece printr-o recalibrare profundă și sincronizată. Iar înțelegerea modului în care ADN-ul, vasele de sânge și noii paznici imunitari colaborează în acest interval ar putea fi exact piesa lipsă pentru a interveni înainte ca declinul cognitiv să devină ireversibil.
Ce s-a mai descoperit în Știință?
Cercetătorii din China susțin că au creat o pastilă care ar putea prelungi viața până la 150 de ani
Persoanele cu ADHD au cu aproape 50% mai multe șanse să aibă probleme digestive, sugerează o analiză pe 1,9 milioane de oameni
Ce au găsit cercetătorii pe genele false: acarieni faciali și glande blocate
Tumorile își produc propriul antioxidant ca scut împotriva celulelor imunitare, arată un nou studiu
