Strażnikiem odporności naszego mózgu jest mikroglej, który wykazuje niezwykłą różnorodność w ekspresji genów. Zrozumienie tej różnorodności ma kluczowe znaczenie dla odkrycia roli mikrogleju w starzeniu się i chorobach neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. W tym artykule przyjrzeliśmy się badaniu, które łączy mikroglej z postępem choroby Alzheimera, a także bada heterogeniczność skupisk tych komórek.
Czym jest mikroglej?
Mikroglej to komórki nieneuronalne ośrodkowego układu nerwowego (OUN). Występują we wszystkich częściach mózgu oraz w rdzeniu kręgowym. Pełnią głównie rolę w ochronie immunologicznej ośrodkowego układu nerwowego oraz usuwaniu obumierających neuronów. Ponadto badania wykazały, że mikroglej pełni również funkcję ochronną dla neuronów, ale jednocześnie może działać toksycznie na układ nerwowy. Nadmierna aktywacja mikrogleju bez kontroli może prowadzić do zniszczenia neuronów i uszkodzeń bariery krew-mózg.
Mikroglej u osób chorych na chorobę Alzheimera
Okazuje się, że mikroglej u osób chorych na Alzheimera zachowuje się inaczej niż u osób zdrowych. Badania prowadzone przez naukowców Uniwersytetu Waszyngtońskiego wykazały, że mikroglej u chorych na chorobę Alzheimera częściej znajdował się w stanie zapalnym. Natomiast to zmniejszało prawdopodobieństwo, że nadal pełnił funkcję ochronny immunologicznej. Wręcz przeciwnie, skutkiem była częstsza nekroza struktur komórkowych.
Naukowcy pobrali próbki mózgów osób z chorobą Alzheimera oraz bez tej choroby po śmierci dawców. Ich celem było zbadanie aktywności mikrogleju. Korzystali z techniki sekwencjonowania RNA, a następnie po sprofilowaniu transkryptomu analizowali dane transkryptomiczne. Dzięki temu uzyskali szereg danych na temat ekspresji genów i zachowania mikrogleju.
Odkrycia z analizy danych transkryptomicznych
Efektem ich pracy była identyfikacja 10 różnych skupisk mikrogleju (klastrów) w mózgu. Udało się to na podstawie unikalnego zestawu ekspresji genów mikrogleju, dzięki którym komórki wiedzą, jaką funkcje mają pełnić. Co więcej, każdy z tych klastrów charakteryzował się indywidualnymi wzorcami ekspresji genów oraz aktywnością metaboliczną. Spośród tych klastrów określono między innymi klaster homeostatyczny, klaster „żywy” z apoptozą i reakcją na stres, a także klastry związane z lizosomami oraz migracją komórkową.
Interesujące jest odkrycie różnorodności w genach mikrogleju w obrębie tych klastrów. Nawet w przypadku osób o tym samym genotypie APOE. (APOE jest głównym ryzykiem choroby Alzheimera). Dodatkowo klastry w mózgach osób cierpiących na chorobę Alzheimera rzadziej wykazywały działanie ochronne. Jednocześnie charakteryzowały się ograniczoną zdolnością oczyszczania tkanki z martwych komórek.
Jednak najważniejszym wnioskiem z badania jest informacja, że skupiska mikrogleju w mózgach osób chorych na Alzheimera częściej miały stan zapalny. Oznacza to, że częściej wytwarzały cząsteczki zapalne, które mogą uszkadzać komórki nerwowe, a nawet prowadzić do ich obumarcia. Tym samym prawdopodobnie mogą przyczyniać się do rozwoju choroby Alzheimera.
Czy to oznacza, że mikroglej jest przyczyną choroby Alzheimera?
Analiza danych transkryptomicznych mikrogleju mózgu osób z chorobą Alzheimera dostarczyła cennych informacji na temat różnorodności i złożoności tej choroby. Klastry mikrogleju cechują się różnymi aktywnościami metabolicznymi i funkcjami biologicznymi. Odkrycia te otwierają nowe możliwości w zapobieganiu postępowi choroby Alzheimera.
Jednocześnie na ten moment nie możemy powiedzieć, że mikroglej jest jednoznaczną przyczyną choroby Alzheimera. Potrzebujemy kolejnych badań, które przyniosą więcej szczegółowych informacji. Dzięki nim będziemy mogli precyzyjniej dobierać interwencje w chorobach neurodegeneracyjnych. .