Studiu: Îmbătrânirea afectează sistemul de curățare celulară al creierului

Ubicuitinarea, procesul prin care proteinele sunt marcate, iar activitatea și degradarea lor sunt controlate, suferă modificări drastice în creierul îmbătrânit.

O schimbare a dietei, cum ar fi o perioadă scurtă de restricție calorică, poate inversa parțial unele dintre aceste tipare moleculare.

Aceste rezultate oferă noi oportunități pentru înțelegerea procesului de îmbătrânire a creierului și a bolilor asociate, potrivit News Medical.

Pe măsură ce îmbătrânim, compoziția și funcția proteinelor din creier se modifică. Aceste schimbări afectează performanța creierului la vârste înaintate. Influențează memoria, capacitatea de reacție și riscul de boli neurodegenerative.

O echipă internațională de cercetare condusă de dr. Alessandro Ori de la FLI a descoperit că o modificare chimică specifică, numită ubicuitinare, are un rol esențial în aceste procese.

Această modificare stabilește ce proteine rămân active și care sunt trimise spre degradare. Rezultatele au fost publicate în Nature Communications.

Cum afectează îmbătrânirea proteinele din creier

Proteinele îndeplinesc funcții vitale în creier. Ele controlează metabolismul, transmiterea semnalelor și echilibrul energetic al celulelor.

Pentru a funcționa corect, trebuie degradate, înlocuite sau modificate chimic în mod constant.

Una dintre aceste modificări, ubicuitinarea, acționează ca o etichetă moleculară. Ea marchează proteinele pentru degradare și le reglează activitatea.

„Analizele noastre au arătat că îmbătrânirea provoacă schimbări fundamentale în modul în care proteinele din creier sunt etichetate chimic. Procesul de ubicuitinare acționează ca un comutator molecular. El decide dacă o proteină rămâne activă, dacă își schimbă funcția sau dacă este degradată. În creierul îmbătrânit al șoarecilor, am observat că acest sistem fin reglat devine tot mai dezechilibrat. Multe etichete se acumulează, iar altele se pierd, indiferent de cantitatea de proteină prezentă”, spune dr. Alessandro Ori, fost conducător de grup la FLI.

Sistemul de „reciclare” al celulei slăbește

Odată cu vârsta, sistemul intern de reciclare al celulei începe să își piardă eficiența. Proteazomul, mașinăria moleculară care degradează proteinele deteriorate sau inutile, devine mai puțin eficient.

Ca urmare, proteinele marcate cu ubicuitină pentru eliminare se acumulează în creier. Acest lucru indică faptul că mecanismul de curățare celulară nu mai funcționează corect.

Cercetătorii au descoperit că aproximativ o treime dintre modificările legate de vârstă în ubicuitinarea proteinelor pot fi direct atribuite scăderii activității proteazomului.

„Datele noastre arată că reducerea capacității celulelor de a elimina complet proteinele deteriorate este un mecanism central al îmbătrânirii creierului”, explică dr. Antonio Marino și dr. Domenico Di Fraia, ambii autori principali ai studiului. „Echilibrul sensibil dintre sinteza și degradarea proteinelor se modifică. Acesta este un semn tipic al îmbătrânirii celulare. Pe termen lung, această dereglare poate afecta funcția neuronilor”.

Dieta ca factor de modulare – un semn promițător

Cercetătorii au analizat și dacă tiparele de ubicuitinare pot fi influențate prin modificări ale dietei. Pentru aceasta, șoarecii bătrâni au urmat timp de patru săptămâni o dietă moderată, cu restricție calorică.

Apoi au revenit la alimentația normală. Rezultatul a fost surprinzător. Schimbarea pe termen scurt a dietei a modificat semnificativ tiparele de ubicuitinare. În cazul unor proteine, acestea au revenit la starea caracteristică vârstei tinere.

„Rezultatele noastre arată că, chiar și la vârste înaintate, alimentația poate influența procesele moleculare din creier”, subliniază dr. Ori. „Totuși, dieta nu afectează toate procesele de îmbătrânire în mod egal. Unele sunt încetinite. Altele se schimbă foarte puțin sau chiar se intensifică”.