123RF
Aktywność genu MEF2 może zapobiegać demencji
Redaktor: Monika Stelmach
Data: 08.11.2021
Źródło: PAP/Paweł Wernicki
| Tagi: | Li-Huei Tsai, Ravikiran Rajund, MEF2 |
Badania pokazują, że aktywność umysłowa wydaje się stymulować rodzinę genów zwanych MEF2, które kontrolują w mózgu program genetyczny zwiększający odporność na pogorszenie funkcji poznawczych – informuje pismo „Science Translational Medicine”. Naukowcy odkrywają obecnie związane z tym mechanizmy.
U wielu ludzi z czasem rozwija się choroba Alzheimera lub inne formy demencji. Jednak inni zachowują sprawność umysłową także w późnym wieku, chociaż ich mózgi mogą wykazywać podprogowe oznaki neurodegeneracji.
Prowadzone wcześniej badania tych odpornych osób wskazywały, że zapobiegać demencji może wyższy poziom wykształcenia, znajomość wielu języków oraz czas spędzany na czynnościach stymulujących intelektualnie (praca wymagająca aktywności umysłowej, czytanie, rozwiązywanie krzyżówek).
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) sugeruje, że aktywność umysłowa wydaje się stymulować rodzinę genów zwanych MEF2, które kontrolują w mózgu program genetyczny zwiększający odporność na pogorszenie funkcji poznawczych.
Związek między genem MEF2 a tolerancją stresu poznawczego zaobserwowano zarówno u ludzi, jak i u myszy. Wyniki sugerują, że zwiększenie aktywności MEF2 lub cząsteczek, na które on działa, może chronić przed demencją związaną z wiekiem.
– Coraz bardziej oczywiste jest, że istnieją czynniki odporności, które mogą chronić funkcje mózgu. Zrozumienie tego mechanizmu odporności może być pomocne przy rozważaniu interwencji terapeutycznych lub zapobieganiu pogorszeniu funkcji poznawczych i demencji związanej z neurodegeneracją – powiedziała prof. Li-Huei Tsai, dyrektor Picower Institute for Learning and Memory w MIT.
MEF2 to czynnik transkrypcyjny, który zidentyfikowano najpierw jako ważny element w rozwoju mięśnia sercowego. Później okazało się, że odgrywa również rolę w funkcjonowaniu i rozwoju neuronów. W dwóch zbiorach danych dotyczących ludzi, obejmujących łącznie nieco ponad 1000 osób, zespół MIT odkrył, że odporność poznawcza silnie koreluje z ekspresją MEF2 i wieloma genami, które reguluje.
Wiele z tych genów koduje kanały jonowe, które kontrolują pobudliwość neuronu lub to, jak łatwo wyzwala on impuls elektryczny. Dzięki sekwencjonowaniu RNA z pojedynczych komórek ludzkiego mózgu naukowcy odkryli również, że u osobników odpornych MEF2 wydaje się najaktywniejszy w subpopulacji neuronów pobudzających w korze przedczołowej.
Aby zbadać odporność poznawczą myszy, naukowcy porównali zwierzęta hodowane w klatkach bez zabawek z trzymanymi w bardziej stymulującym środowisku z urządzeniem treningowym i zabawkami zmienianymi co kilka dni. MEF2 był aktywniejszy w mózgach myszy przebywających we „wzbogaconym” środowisku. Osobniki te radziły sobie również lepiej w zadaniach związanych z uczeniem się i pamięcią.
Kiedy naukowcy wyłączyli gen MEF2 w korze czołowej, zablokowało to zdolność myszy do czerpania korzyści z przebywania we „wzbogaconym” środowisku, a ich neurony stały się nienormalnie pobudliwe. To sugerowało, że MEF2 może wpływać na całkowity potencjał poznawczy w odpowiedzi na zmiany w środowisku.
Naukowcy zbadali następnie na modelu mysim, czy MEF2 może odwrócić niektóre objawy upośledzenia funkcji poznawczych. Kiedy u genetycznie skłonnych do demencji myszy wywołano zwiększoną ekspresję MEF2 w młodym wieku, nie wykazywały zwykłych zaburzeń poznawczych powodowanych przez białko tau w późniejszym życiu. U tych myszy neurony z nadekspresją MEF2 były mniej pobudliwe.
– Wiele badań neurodegeneracji na ludzkim i mysim modelu wykazało, że neurony stają się nadmiernie pobudliwe we wczesnych stadiach procesu chorobowego. Kiedy nadmiernie zwiększaliśmy ekspresję MEF2 w mysim modelu neurodegeneracji, odkryliśmy, że może on zapobiegać tej nadpobudliwości, co może wyjaśniać, dlaczego takie myszy były na wyższym poziomie poznawczym niż myszy kontrolne – powiedział jeden z autorów badań, Ravikiran Rajund, pracujący w Boston Children’s Hospital.
Wyniki sugerują, że poprawa aktywności MEF2 może pomóc w ochronie przed demencją. Ponieważ MEF2 wpływa również na inne typy komórek i procesy komórkowe, potrzebne są dalsze badania, aby upewnić się, że jego aktywacja nie ma negatywnych skutków ubocznych.
Zespół MIT ma teraz nadzieję na dalsze zbadanie, w jaki sposób MEF2 jest aktywowany po wystawieniu na działanie stymulującego intelektualnie środowiska. Naukowcy planują również zbadanie niektórych skutków innych genów, które kontroluje MEF2 poza kanałami jonowymi. Takie badania mogą pomóc w odkryciu dodatkowych punktów działania w przypadku leczenia farmakologicznego.
– Można wyobrazić sobie bardziej ukierunkowaną terapię, identyfikując podzbiór lub klasę efektorów, które mają kluczowe znaczenie dla wywoływania odporności i neuroprotekcji – wskazał Rajund.
Prowadzone wcześniej badania tych odpornych osób wskazywały, że zapobiegać demencji może wyższy poziom wykształcenia, znajomość wielu języków oraz czas spędzany na czynnościach stymulujących intelektualnie (praca wymagająca aktywności umysłowej, czytanie, rozwiązywanie krzyżówek).
Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) sugeruje, że aktywność umysłowa wydaje się stymulować rodzinę genów zwanych MEF2, które kontrolują w mózgu program genetyczny zwiększający odporność na pogorszenie funkcji poznawczych.
Związek między genem MEF2 a tolerancją stresu poznawczego zaobserwowano zarówno u ludzi, jak i u myszy. Wyniki sugerują, że zwiększenie aktywności MEF2 lub cząsteczek, na które on działa, może chronić przed demencją związaną z wiekiem.
– Coraz bardziej oczywiste jest, że istnieją czynniki odporności, które mogą chronić funkcje mózgu. Zrozumienie tego mechanizmu odporności może być pomocne przy rozważaniu interwencji terapeutycznych lub zapobieganiu pogorszeniu funkcji poznawczych i demencji związanej z neurodegeneracją – powiedziała prof. Li-Huei Tsai, dyrektor Picower Institute for Learning and Memory w MIT.
MEF2 to czynnik transkrypcyjny, który zidentyfikowano najpierw jako ważny element w rozwoju mięśnia sercowego. Później okazało się, że odgrywa również rolę w funkcjonowaniu i rozwoju neuronów. W dwóch zbiorach danych dotyczących ludzi, obejmujących łącznie nieco ponad 1000 osób, zespół MIT odkrył, że odporność poznawcza silnie koreluje z ekspresją MEF2 i wieloma genami, które reguluje.
Wiele z tych genów koduje kanały jonowe, które kontrolują pobudliwość neuronu lub to, jak łatwo wyzwala on impuls elektryczny. Dzięki sekwencjonowaniu RNA z pojedynczych komórek ludzkiego mózgu naukowcy odkryli również, że u osobników odpornych MEF2 wydaje się najaktywniejszy w subpopulacji neuronów pobudzających w korze przedczołowej.
Aby zbadać odporność poznawczą myszy, naukowcy porównali zwierzęta hodowane w klatkach bez zabawek z trzymanymi w bardziej stymulującym środowisku z urządzeniem treningowym i zabawkami zmienianymi co kilka dni. MEF2 był aktywniejszy w mózgach myszy przebywających we „wzbogaconym” środowisku. Osobniki te radziły sobie również lepiej w zadaniach związanych z uczeniem się i pamięcią.
Kiedy naukowcy wyłączyli gen MEF2 w korze czołowej, zablokowało to zdolność myszy do czerpania korzyści z przebywania we „wzbogaconym” środowisku, a ich neurony stały się nienormalnie pobudliwe. To sugerowało, że MEF2 może wpływać na całkowity potencjał poznawczy w odpowiedzi na zmiany w środowisku.
Naukowcy zbadali następnie na modelu mysim, czy MEF2 może odwrócić niektóre objawy upośledzenia funkcji poznawczych. Kiedy u genetycznie skłonnych do demencji myszy wywołano zwiększoną ekspresję MEF2 w młodym wieku, nie wykazywały zwykłych zaburzeń poznawczych powodowanych przez białko tau w późniejszym życiu. U tych myszy neurony z nadekspresją MEF2 były mniej pobudliwe.
– Wiele badań neurodegeneracji na ludzkim i mysim modelu wykazało, że neurony stają się nadmiernie pobudliwe we wczesnych stadiach procesu chorobowego. Kiedy nadmiernie zwiększaliśmy ekspresję MEF2 w mysim modelu neurodegeneracji, odkryliśmy, że może on zapobiegać tej nadpobudliwości, co może wyjaśniać, dlaczego takie myszy były na wyższym poziomie poznawczym niż myszy kontrolne – powiedział jeden z autorów badań, Ravikiran Rajund, pracujący w Boston Children’s Hospital.
Wyniki sugerują, że poprawa aktywności MEF2 może pomóc w ochronie przed demencją. Ponieważ MEF2 wpływa również na inne typy komórek i procesy komórkowe, potrzebne są dalsze badania, aby upewnić się, że jego aktywacja nie ma negatywnych skutków ubocznych.
Zespół MIT ma teraz nadzieję na dalsze zbadanie, w jaki sposób MEF2 jest aktywowany po wystawieniu na działanie stymulującego intelektualnie środowiska. Naukowcy planują również zbadanie niektórych skutków innych genów, które kontroluje MEF2 poza kanałami jonowymi. Takie badania mogą pomóc w odkryciu dodatkowych punktów działania w przypadku leczenia farmakologicznego.
– Można wyobrazić sobie bardziej ukierunkowaną terapię, identyfikując podzbiór lub klasę efektorów, które mają kluczowe znaczenie dla wywoływania odporności i neuroprotekcji – wskazał Rajund.
