O genă a longevității protejează celulele stem neurale împotriva stresului

Studiile realizate asupra oamenilor care trăiesc peste 100 de ani au arătat că mulți au o versiune neobișnuită a unei gene: Forkhead box protein O3 (FOX-O3). Această descoperire i-a determinat pe Dr. Jihye Paik, profesor asociat de anatomopatologie și medicină de laborator la Facultatea de Medicină Weill Cornell și pe colegii acesteia să cerceteze modul în care gena protejează creierul în timpul îmbătrânirii.
În 2018, grupul de cercetători a demonstrat că șoarecii cărora le lipsea gena FOXO3 nu puteau face față situațiilor stresante, ceea ce determina moarte neuronală progresivă. Noul studiu a arătat că FOXO3 păstrează abilitatea de regenerare a creierului prin împiedicarea diviziunii celulelor stem până când situația stresantă este depășită. Dr. Park a explicat că celulele stem produc celule cerebrale noi, esențiale proceselor de învățare și memorare de-a lungul întregii vieți. Dacă acestea se divid necontrolat, se vor epuiza, astfel că gena FOXO3 oprește diviziunea până când micromediul cerebral va putea să le asigure supraviețuirea.

Situațiile stresante pot fi inflamația, radiația sau lipsa nutrienților, dar în cadrul studiului cercetătorii s-au concentrat asupra efectului pe care stresul oxidativ îl are asupra celulelor stem neurale. Au descoperit că stresul oxidativ determină migrarea proteinei FOXO3 în nucleul celulei stem unde activează genele de răspuns la stres. Acestea determină epuizarea nutrientului numit s-adenozil-metionină (SAM), care ajută proteina lamină să formeze un înveliș protector în jurul ADN-ului celulei stem. Fără SAM, lamina nu poate proteja ADN-ul, acesta începând să părăsească nucleul. Fragmentele de ADN ajunse în citoplasmă sunt interpretate greșit ca particule virale, ceea ce declanșează un răspuns imun mediat de interferonul tip I. În consecință, celulele stem intră într-o stare latentă și nu mai produc neuroni noi. Acest răspuns este unul adaptativ pentru că dacă celulele stem ar produce neuroni în condiții de stres, aceștia nu ar putea supraviețui.

Studiul poate explica de ce anumite versiuni de FOXO3 sunt asociate cu o viață sănătoasă și longevivă prin menținerea unei rezerve considerabile de celule stem neurale. În plus, poate explica și de ce exercițiile fizice regulate, care cresc nivelul de FOXO3, ar putea ajuta la conservarea sănătății mentale. Cu toate acestea, este încă devreme pentru a stabili dacă aceste informații ar putea fi folosite în dezvoltarea unor terapii inovatoare pentru bolile neurologice. Strategia ar putea fi o sabie cu două tăișuri fiindcă supra-activarea FOXO3 poate fi foarte periculoasă și nu ar trebui realizată în mod continuu.

Pentru aprofundarea înțelegerii acestor fenomene, Dr. Paik și colegii acesteia vor continua să studieze modul în care FOXO3 funcționează și dacă activarea sau inactivarea ei temporară ar putea avea efecte benefice asupra sănătății.

sursa: Science Daily
foto: Paik lab