Yeni keşfedilen gen, yaşlanan beyni koruyor

Uluslararası bir araştırma ekibi, beynin hafıza kaybına ve bilişsel gerilemeye karşı kendini korumasına yardımcı olan yeni bir biyolojik mekanizma keşfetti. Fareler üzerinde yapılan deneyler, PLA2G2F adlı enzimin yaşlı hayvanların hafızasını koruduğunu ve beyindeki iltihabı hafiflettiğini gösterdi. Çalışma Nature Neuroscience dergisinde yayımlandı.

Hafızanın oluşmasından beyindeki hipokampus bölgesi sorumlu. ABD'li araştırmacılar Cinzia Vicidomini, Amar Sahay ve meslektaşları, beyin yaşlandıkça hücreler arası bağlantıların (sinapsların) kaybolmaya başladığı anda devreye giren genleri araştırdı. Ekip, genetiği değiştirilmiş farelerle yapılan deneyleri insan beyin örneklerinden elde edilen verilerle birleştirdi.

Deneylerde farelerin DNA'sı, söz konusu geni beyinde açıp kapatabilecek şekilde değiştirildi. İnsan verileri için ise tek tek beyin hücrelerinin gen ifadesi kalıplarını bir araya getiren bir veri tabanı kullanıldı. Böylece ekip, sağlıklı, Alzheimer hastası ve hastalık hasarlarına rağmen hafızası keskin kalan insanların beyin örneklerini karşılaştırdı.

Enzim, beyindeki zararlı yağ damlacıklarını temizliyor

Genç beyinde PLA2G2F enzimi az miktarda üretiliyor, ancak yaş ilerledikçe bu enzimin sentezinden sorumlu genin aktivitesi artmaya başlıyor. Gen verileri, Alzheimer hasarı taşımasına karşın zihni berrak kalan yaşlılarda bu genin diğerlerine göre daha fazla ifade edildiğini doğruluyor. Bu sonuç, beyinde hastalığa karşı koymaya yardımcı doğal bir koruma kalkanı bulunduğuna işaret ediyor.

PLAZG2F enzimi, hücre zarındaki yağ moleküllerini parçalıyor. Bu süreçte ortaya çıkan ürünler, sinir hücreleri arasındaki iletişimi güçlendiren ve metabolizmayı dengede tutan sinyal maddeleri olarak görev yapıyor. Yeni çalışmanın yazarları, fare deneylerinde hücreler arası sinyal alışverişinin zehirli yağ damlacıklarının beyin hücrelerinde birikmesini engellediğini gösterdi.

Araştırmacılar farelerin beyninde Pla2g2f genini devre dışı bıraktığında hayvanların sağlığı hızla kötüleşti. Sinir hücresi bağlantıları azaldı, beyin dokusunda büyük yağ damlacıkları birikti ve şiddetli iltihap oluştu. Yaşlı fareler yeni yerleri hatırlayamaz hale geldi ve hafıza testlerinde başarısız oldu.

Buna karşılık, ekip yaşlı farelerde Pla2g2f geninin aktivitesini yapay olarak artırdığında tam tersi bir sonuç elde edildi. Daha fazla enzim üreten hayvanlar çok daha fazla sinir bağlantısını korudu ve hafızaları genç yaşıtlarındaki kadar keskin kaldı. Böylece bilim insanları yaşlı deney hayvanlarında hafıza kaybını önleyici şekilde durdurabildi.

Hafızanın canlı kalması, sinir hücreleri ile destek hücrelerinin işbirliğine bağlı. PLA2G2F enzimi sinir hücreleri tarafından üretilse de doğrudan diğer beyin hücrelerini, özellikle mikrogliya hücrelerini etkiliyor. Mikrogliya hücreleri beynin bağışıklık sistemini oluşturuyor ve dokulardaki atıkları temizliyor; ancak yaşlandıkça bu işlevleri aksamaya başlıyor.

Araştırmacılar insan kök hücrelerinden mini beyin modelleri (organoitler) oluşturdu ve laboratuvarda sinir hücreleri ile mikrogliya arasındaki iletişimi taklit etti. Sinir hücrelerinin ürettiği enzimin etkisiyle mikrogliya hücreleri fazla yağı dışarı atmaya başladı. Yağdan kurtulan bağışıklık hücreleri temel işlerini yeniden sorunsuz yapabildi.

Bir sonraki aşamada ekip, enzimin kimyasal reaksiyonların gerçekleştiği aktif merkezini işlevsiz hale getirdi. Bozuk enzim artık yağ damlacıklarını parçalayamadı ve iltihabı dizginleyemedi. Bu da beyni korumak için PLA2G2F'nin yağları doğrudan parçalaması ve ardından sinyal molekülünün oluşması gerektiğini doğruluyor.

Ekibe göre PLA2G2F enzimini destekleyen ilaç yöntemleri, yaşlanan beyni korumak için yeni bir olanak sunabilir. Araştırmacılar, beynin doğal savunma mekanizmasının Alzheimer hastalığı ve benzeri hastalıkların seyrini yavaşlatabileceğine inanıyor; ancak bunun doğrudan organın yağ metabolizmasını kontrol altında tutma yeteneğine bağlı olduğunu belirtiyor.

Çalışmanın yazarları, yaşlanan beyinde iltihabı ve sinaps kaybını yönlendiren şeyin tam olarak lipit (yağ bileşikleri) dengesizliği olduğunu vurguluyor. PLA2G2F'nin beyin bütünlüğünü koruduğunu ve yaşa bağlı bilişsel bozuklukları hafiflettiğini kaydediyorlar. Keşif, bazı insanların ağır beyin hasarlarına rağmen zihin berraklığını nasıl koruyabildiğini açıklıyor.

Araştırmanın bazı sınırlılıkları da bulunuyor: Mevcut analiz yöntemleri, deney hayvanlarının beyninde yağ damlacıklarının hangi glia hücrelerinde biriktiğini kesin olarak ayırt edemiyor. Gelecek çalışmalarda bilim insanlarının canlı dokuda lipit hareketini tek hücre düzeyinde haritalandırması gerekiyor. Ayrıca insan gen verilerinden elde edilen sonuçların çok daha büyük hasta gruplarında doğrulanması şart.