Dziedzicznie wysoki poziom cholesterolu (hipercholesterolemia rodzinna) jest bezpośrednio związany ze zmniejszeniem liczby nowych neuronów, naukowo nazywanych neurogenezą dorosłych. Czynnik ten staje się potencjałem do rozwoju depresji i utraty pamięci u istot żywych. To główne ustalenia badań doktorskich Daiane Fátimy Engel, Program Podyplomowy wBiochemia z Federalnego Uniwersytetu Santa Catarina (UFSC), a ostatnio opublikowana w czasopiśmie naukowym Molecular Metabolism.

Artykuł Impaired adult hippocampal neurogenesis in amouse model of familial hypercholesterolemia: Arole for the LDL receptor and cholesterolmetabolism in adult neural precursor cells był prowadzony przez profesora Andreza Fabro de Bem, doradcę Daiane i związany z Departamentem Biochemii UFSC, i obejmował udział dwóch innych badaczy UFSC (Jade de Oliveira i Patriciade Souza Brocardo) oraz czterech badaczy dołączonych do Niemieckiego Centrum Chorób Neurodegeneracyjnych (DZNE).

Hipercholesterolemia i choroby naczyniowe to dziedziny badań Andrezy, która około 2005 roku zaczęła również badać wpływ cholesterolu na układ nerwowy, taki jak pamięć i uczenie się: "W laboratorium zaczęliśmy badać związek między demencją i zaburzeniami depresyjnymi. Szukaliśmy pewnych zmian komórkowych w mózgach myszy z nokautem, które mogłyby wyjaśnić dwazachowanie: utrata pamięci i zachowanie podobne do depresji - wspomina Daiane.

W mózgu znajduje się region zwany hipokampem, który kontroluje te dwie cechy w układzie nerwowym.Specyfiką tej struktury jest przechowywanie wspomnień, proces, który jest możliwy tylko w wyniku działania synaps (spotkanie dwóch neuronów), poza tym zawiera komórki macierzyste nawet w fazie dorosłej. "Mamy dorosłe neuronowe komórki prekursorowe, które przez całe życie są w stanieróżnicują się w nowe neurony i usprawniają ten proces uczenia się, pamięci i regulacji nastroju" - wyjaśnia Engel.

Ograniczenie powstawania nowych neuronów dzieje się naturalnie wraz z wiekiem, jednak badania ujawniły, że redukcja ta spowodowana przyczynami metabolicznymi może przyspieszyć ten proces i wywołać przypadki demencji i depresji znacznie wcześniej. "Zaburzenia metaboliczne mogą nie tylko sprzyjać pojawieniu się chorób sercowo-naczyniowych, ale także wpływać na ośrodkowy układ nerwowy, a tostaje się ważnym problemem zdrowia publicznego", mówi Daiane.

Chociaż wysoki cholesterol ma wpływ na ośrodkowy układ nerwowy, można mu zapobiec poprzez wszystkie czynniki zapobiegające chorobom metabolicznym, takie jak ćwiczenia fizyczne, nawyki zdrowego stylu życia, redukcja stresu, spędzanie wolnego czasu i relaks. "Jest to zachowanie, które zapobiega chorobom sercowo-naczyniowym i neurodegeneracyjnym, a także chorobom towarzyszącym, poprzezkonsekwencja" - mówi badacz.

Artykuł jest dostępny w otwartym dostępie dla wszystkich osób, które są zainteresowane badaniami skupiającymi się na chorobie metabolicznej (hipercholesterolemii) na ośrodkowym układzie nerwowym.

Proces badawczy

Luka badawcza Daiane rozpoczęła się od zakwestionowania hipotezy badań z lat 90. XX wieku, w których zaobserwowano związek między podwyższonym krążącym cholesterolem a rozwojem, jakiś czas później, choroby Alzheimera. Testy przeprowadzone na królikach potwierdziły tę hipotezę: dieta o wysokiej zawartości cholesterolu prezentuje w mózgu agregaty białkowe, charakterystyczne w chorobie Alzheimera.

Z ewolucją badań na myszach knockout wykazano, że obniżenie poziomu cholesterolu we krwi u tych zwierząt, które miały receptor LDL (Low Density Lipoprotein Receptor), "czyli zwierzę, które nie ma tego receptora ma podwyższony cholesterol". Zaobserwowano, że zwierzęta te prezentowały upośledzenie pamięci, potwierdzając hipotezę zaobserwowaną już u królików, orazktóre pojawiały się u ludzi," donosi Engel.

Wraz z dojrzałością badań in vivo prowadzonych w Laboratorium UFSC, w połowie swojego doktoratu Daiane poczuła potrzebę pogłębienia i udoskonalenia technik badawczych. Właśnie w tym momencie znalazła grupę na Uniwersytecie Technicznym w Dresdem, w Niemczech, posiadającą doświadczenie w zakresie komórek macierzystych w hipokampie.Skontaktowałam się z nimi, zainteresowali się moimi badaniami i w ramach projektu zatwierdzonego przez Capes pracowałam z komórkami w hodowli" - wyjaśnia.

W Niemczech badacz pracował w Genomics of Regeneration profesora Kempermanna, aby odpowiedzieć na pytanie: czy to czynnik genetyczny, czy wzrost cholesterolu szkodzi komórkom macierzystym? Za pomocą komórek wyizolowanych w modelu in vitro, badacz stwierdził, że podwyższony cholesterol jest zaangażowany w zmniejszoną neurogenezę dorosłych. "To było jedno z pierwszych badańktóra wykazała, że choroba metaboliczna, która ma związek z przetwarzaniem pewnego rodzaju lipidu, jakim jest cholesterol, może wpływać na komórki macierzyste ośrodkowego układu nerwowego - mówi Daiane.

Dzięki zastosowaniu podczas badania genetycznego modelu hipercholesterolemii można było przekonać się, że wzrost cholesterolu może być związany z przyczynami genetycznymi lub ze stylem życia.Niektóre badania kliniczne wykazały jednak, że osoby z rodzinną hipercholesterolemią są bardziej podatne na utratę pamięci niż ci, którzy mają ją z powodu nawyków stylu życia.Innymi słowy, czynnik genetyczny wydaje sięMieliśmy dwie zmienne: zarówno wzrost cholesterolu u zwierzęcia, jak i mutację receptora. To, co zrobiłem za granicą, to wyizolowanie tych dwóch zmiennych. Nauczyłem się techniki hodowli komórek, wyizolowałem komórki macierzyste mózgu myszy, a te komórki były zdrowe, od normalnego zwierzęcia. W hodowli manipulowałem genetycznie receptorem LDL i, w innym eksperymencie,Włożyłem do tych komórek cholesterol. Miałem więc w jednym eksperymencie zmienną genetyczną, a w drugim zmienną środowiskową (podwyższony cholesterol). Zobaczyłem, że obie rzeczy wpływają na proliferację tych komórek w kulturze. Było to więc jedno z głównych odkryć: zarówno czynnik genetyczny, jak i podwyższony cholesterol upośledzają neogenezę dorosłych" - relacjonuje Daiane.

Duża część badania in vivo została opracowana w UFSC, a nauka zdobyta w Niemczech przez Engela wróciła na uczelnię w postaci nowych narzędzi do programu studiów podyplomowych z biochemii: "Bardzo ważne są badania takie jak to w UFSC, aby dopracować metodologie. Poszliśmy bardzo do przodu w dziedzinie neurogenezy dorosłych" - podsumowuje badacz.

Zapoznaj się z artykułem opublikowanym w czasopiśmie Metabolizm molekularny.

Zobacz pracę magisterską Daiane Fátima Engel.

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany na Uniwersytecie Federalnym w Santa Catarina.