Descoperire majoră în neurologie: cercetătorii au elucidat mecanismul prin care o mutație genetică rară distruge neuronii
Investigarea unor boli genetice extrem de rare oferă uneori răspunsuri esențiale la întrebări fundamentale despre funcționarea și degradarea creierului. Deși demența este asociată în mod obișnuit cu vârsta înaintată, există forme excepționale de neurodegenerare care apar încă din copilărie, cauzate de mutații genetice severe.
Studiul acestor cazuri dramatice a permis oamenilor de știință să identifice mecanisme care ar putea sta la baza unor boli neurologice mult mai frecvente.
Ce au descoperit oamenii de știință?
Un nou studiu internațional a scos la iveală modul în care o mutație genetică extrem de rară declanșează moartea accelerată a celulelor nervoase. Cercetările indică faptul că acest proces ar putea fi relevant nu doar pentru afecțiunea analizată, ci și pentru boli precum Alzheimer, Parkinson sau Huntington.
Studiul a fost coordonat de cercetători de la Helmholtz Munich, care au demonstrat că alterarea unei singure gene provoacă inflamație progresivă și distrugere neuronală la modelele animale. Rezultate similare au fost observate și în neuroni umani crescuți în laborator, obținuți din celule ale pacienților afectați de aceeași mutație.
Oamenii de știință au identificat drept mecanism-cheie un tip specific de moarte celulară programată, cunoscut sub numele de feroptoză. Acest proces este declanșat de acumularea excesivă de fier și de deteriorarea oxidativă a membranei celulare, ducând în final la distrugerea neuronilor.
Analizele moleculare au arătat că profilul de proteine exprimat de acești neuroni seamănă cu cel observat în forme de demență cunoscute, iar studii recente au legat deja feroptoza de boala Alzheimer, sugerând existența unor mecanisme comune de neurodegenerare.
Afecțiunea genetică rară investigată poartă denumirea de displazie spondilometafizară de tip Sedaghatian (SSMD), o boală extrem de gravă, caracterizată prin malformații severe ale creierului și scheletului. De la prima descriere, în 1980, au fost documentate doar câteva zeci de cazuri la nivel mondial, majoritatea cu evoluție fatală în primele luni de viață.
Cercetările genetice au arătat că SSMD este cauzată de mutații ale genei care codifică enzima GPX4, cunoscută pentru rolul său protector împotriva feroptozei. În mod normal, această enzimă apără membranele celulare de distrugerile oxidative. În cazul mutațiilor analizate, mecanismul de protecție este compromis, ceea ce face neuronii extrem de vulnerabili.
Echipa de cercetare a analizat în detaliu cazurile a trei copii din Statele Unite, care prezentau niveluri diferite de atrofie cerebrală, dar mutații similare în aceeași regiune funcțională a genei GPX4. Datele obținute au fost validate prin experimente pe modele animale și pe neuroni derivați din celule stem obținute din pielea pacienților.
Marcus Conrad, director al Institutului de Metabolism și Moarte Celulară din cadrul Helmholtz Munich, a explicat că, în condiții normale, GPX4 se fixează în membrana celulară și neutralizează rapid substanțele toxice care apar în urma stresului oxidativ. În lipsa acestei „ancore”, enzima nu își mai poate îndeplini funcția vitală, iar celulele nervoase intră într-un proces ireversibil de degradare.
Interesant este faptul că blocarea feroptozei, prin utilizarea unor compuși chimici experimentali, a reușit să încetinească moartea neuronală în modelele de laborator și la șoareci. Totuși, cercetătorii subliniază că aceste substanțe nu sunt aprobate pentru utilizare clinică.
Spre deosebire de abordările clasice din cercetarea demenței, concentrate pe acumulările de proteine toxice din creier, acest studiu mută atenția asupra deteriorării membranei celulare ca posibil punct de plecare al neurodegenerării.
Autorii atrag atenția că stabilirea legăturii directe dintre structura unei enzime și o boală umană devastatoare a fost rezultatul a aproape 14 ani de muncă științifică, evidențiind importanța cercetării fundamentale, a finanțării pe termen lung și a colaborării internaționale.
Rezultatele studiului au fost publicate recent în prestigioasa revistă Cell.