Falha na fonte de alimentação da mitocôndria pode causar comprometimento cognitivo relacionado à idade

Os cérebros são como quebra-cabeças, exigindo muitas peças aninhadas e codependentes para funcionar bem. O cérebro é dividido em áreas, cada uma contendo muitos milhões de neurônios conectados por milhares de sinapses. Essas sinapses, que permitem a comunicação entre os neurônios, dependem de estruturas ainda menores: botões de envio de mensagens (bolbos inchados nas pontas dos neurônios semelhantes a ramos), dendritos receptores de mensagens (estruturas complementares semelhantes a ramos para receber mensagens de botões) e energia -gerando mitocôndrias. Para criar um cérebro coeso, todas essas peças devem ser consideradas.

No entanto, no envelhecimento cérebro, essas peças podem se perder ou se alterar, e não caberem mais no quebra-cabeça cerebral maior. Uma equipe de pesquisa publicou agora um estudo em Fronteiras na Neurociência do Envelhecimento neste tópico.

“Cinquenta por cento das pessoas experimentam perda de memória de trabalho com a velhice, o que significa que sua capacidade de reter e manipular informações diminui a curto prazo”, diz a co-autora Courtney Glavis-Bloom, cientista sênior do Salk Institute, professor John Reynolds. laboratório. “Nós nos propusemos a entender por que alguns indivíduos mantêm uma memória de trabalho saudável à medida que envelhecem, enquanto outros não. No processo, descobrimos um novo mecanismo para a base sináptica do comprometimento cognitivo”.

Estudos anteriores descobriram que os cérebros perdem sinapses à medida que envelhecem, e os pesquisadores também observaram esse padrão em seu modelo de primata não humano. Mas quando eles olharam para as sinapses que permaneceram, encontraram evidências de uma falha na coordenação entre o tamanho dos botões e as mitocôndrias que eles continham.

Um princípio neurocientífico fundamental, o princípio do tamanho ultraestrutural, explica que sempre que uma parte do complexo sináptico muda de tamanho, o mesmo acontece com todas as outras partes. A sinapse, a mitocôndria, os botões – todas essas partes devem ser dimensionadas de acordo umas com as outras. Antes do estudo da equipe de Salk, ninguém havia perguntado se esse princípio poderia ser violado com a idade ou doença.

“Para examinar isso, nos voltamos para microscópio eletrônico“, diz o co-primeiro autor Casey Vanderlip, um ex-assistente de pesquisa no laboratório de Reynolds. “Isso nos permitiu visualizar esses componentes em muitas sinapses. Descobrimos que a perda sináptica ocorria com o envelhecimento saudável e prejudicado, mas o que diferia era a quebra na correlação entre os tamanhos dos botões e suas mitocôndrias.”

“É um efeito cascata, com estruturas sinápticas insondavelmente pequenas alterando redes de neurônios, Função cerebrale comportamento”, diz Glavis-Bloom. “Investigar essas disfunções microscópicas é um território desconhecido que pode revolucionar nossa compreensão do envelhecimento e seu impacto na cognição”.

A equipe descobriu que a adesão ao princípio do tamanho ultraestrutural era essencial para evitar o comprometimento da memória de trabalho com a idade. Ao visualizar a violação do princípio do tamanho ultraestrutural e mitocôndriaFalhas relacionadas à idade como a chave para o comprometimento cognitivo relacionado à idade, o estudo inaugura uma nova era para a pesquisa sobre envelhecimento.

“As imagens que capturamos das sinapses são instantâneos de um processo dinâmico”, diz Reynolds, titular da cadeira Fiona e Sanjay Jha em neurociência. “Com esses instantâneos em mãos, podemos começar a pensar primeiro sobre os mecanismos que coordenam a expansão e contração das várias partes do complexo sináptico e, em seguida, perguntar como a interrupção desses mecanismos pode explicar declínio cognitivo relacionado à idade. Isso abre uma maneira inteiramente nova de pensar sobre o declínio cognitivo que pode levar a novos alvos para futuras terapêuticas”.

Outros autores incluem Sammy Weiser Novak e Uri Manor do Salk Institute; e Masaaki Kuwajima, Lyndsey Kirk e Kristen M. Harris, da Universidade do Texas em Austin.