Της Ιωάννας Κουτσοτόλη,
Alzheimer, Parkinson, νόσος Huntington και αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS) είναι από τις πιο γνωστές νευροεκφυλιστικές ασθένειες, η θεραπεία των οποίων αποτελεί μια μεγάλη πρόκληση για την ιατρική κοινότητα. Τα τελευταία χρόνια, έρευνες έχουν τοποθετήσει στο στόχαστρο μια κατηγορία οργανιδίων των κυττάρων, τα μιτοχόνδρια. Τα περισσότερα στοιχεία συγκλίνουν προς την άποψη, ότι η δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων συνδέεται άμεσα ή έμμεσα με την παθογένεια νευροεκφυλιστικών νόσων, των οποίων ο μεγαλύτερος παράγοντας κινδύνου αποτελεί η γήρανση. Με ποιον τρόπο θα μπορούσε ένα μικροσκοπικό οργανίδιο να έχει τόσο σημαντική επίπτωση στη συνολική φυσιολογική λειτουργία του οργανισμού;
Τα μιτοχόνδρια, αλλιώς γνωστά και ως εργοστάσια παραγωγής ενέργειας, είναι οργανίδια, που εντοπίζονται στο εσωτερικό των κυττάρων και έχουν μεγάλη σημασία στην απόδοση ενέργειας που απαιτείται σε όλους τους κυτταρικούς τύπους του οργανισμού. Είναι «ημιαυτόνομα» οργανίδια, καθώς δεν εξαρτώνται αποκλειστικά από την έκφραση των γονιδίων του DNA του πυρήνα, κατέχοντας το δικό τους DNA. Εμφανίζονται σε μεγαλύτερη ποσότητα σε κύτταρα με υψηλές ενεργειακές απαιτήσεις, όπως είναι τα μυϊκά και τα νευρικά, ενώ χαρακτηρίζονται ως κρίσιμοι ρυθμιστές του κυτταρικού θανάτου. Είναι φανερό ότι οι ενεργειακές ανάγκες του εγκεφάλου πρέπει να καλύπτονται επιτυχώς, για να μπορεί να φέρει εις πέρας τη μακρά ποικιλία λειτουργιών που επιτελεί. Ο τρόπος με τον οποίο επηρεάζεται το συγκεκριμένο όργανο από τη δυσλειτουργία των μιτοχονδρίων ποικίλει ανάλογα με την ασθένεια στην οποία αναφερόμαστε.
Αρχικά, το Alzheimer χαρακτηρίζεται από τη σταδιακή ανάπτυξη παθολογικών διαδικασιών σε περιοχές του εγκεφάλου, με τελικό αποτέλεσμα την καταστροφή των νευρικών κυττάρων. Υπάρχουν πολλά δεδομένα, που υποστηρίζουν την ανάπτυξη μιας τέτοιας κατάστασης, κάποια από τα οποία σχετίζονται με τα μιτοχόνδρια. Συγκεκριμένα, ευάλωτα από τη γήρανση, γονίδια σε εγκεφαλικά κύτταρα παρουσιάζουν δυσκολία στην επιδιόρθωση μεταλλάξεων, εξαιτίας μειωμένης διαθεσιμότητας ATP (νόμισμα ενέργειας του οργανισμού), που προκύπτει από τη μη φυσιολογική λειτουργία των μιτοχονδρίων. Επιπλέον, μεταλλάξεις στο μιτοχονδριακό DNA και το οξειδωτικό στρες συσσωρεύονται με την ηλικία, αυξάνοντας τον κίνδυνο εμφάνισης της νόσου. Όσον αφορά τη νόσο Huntington, συσσώρευση της μεταλλαγμένης πρωτεΐνης Huntington παρεκκλίνει τα μιτοχόνδρια από τη φυσιολογική τους πορεία, προκαλώντας μειωμένη παραγωγή ATP και, τελικά, απόπτωση. Τα αποτελέσματα αποτυπώνονται γλαφυρά στα συμπτώματα της νόσου, τα οποία περιλαμβάνουν προοδευτική σωματική εξασθένηση, αλλαγές στην προσωπικότητα και κινητική αναπηρία.
Σύμφωνα με πειράματα, του πανεπιστημίου Yale, αποβολή μιτοχονδριακού DNA από τα μιτοχόνδρια προκαλεί ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού συστήματος, με αποτέλεσμα τη δημιουργία φλεγμονής, που μπορεί να συμβάλλει στην εξέλιξη μιας νευροεκφυλιστικής νόσου. Αυτή η παρατήρηση συνδέεται και με την αδυναμία απαλλαγής των κυττάρων από τα ελαττωματικά μιτοχόνδρια. Η εμπλοκή του ανοσοποιητικού συστήματος μπορεί να εξηγηθεί αν ερευνήσουμε την εξελικτική πορεία αυτών των οργανιδίων. Τα μιτοχόνδρια έχουν εγκατασταθεί μέσα στα κύτταρα, αφού έλαβε χώρα ένα συμβάν ενδοσυμβίωσης μεταξύ ενός αερόβιου προκαρυώτη και ενός αναερόβιου ξενιστή. Συνεπώς, καταστροφή των μιτοχονδρίων μπορεί να επιφέρει την απελευθέρωση μορίων στο κύτταρο, τα οποία να μοιάζουν με μόρια, που παρασκευάζονται από βακτήρια και, συνεπώς, το ανοσοποιητικό σύστημα να ενεργοποιεί μηχανισμούς, που θα επιτίθενται στα κύτταρα του ίδιου του οργανισμού.
Συγκεκριμένα, στη νόσο Parkinson μεταλλάξεις σε δύο γονίδια, που σχετίζονται με μορφές της νόσου, τα PINK1 και PRKN, οδηγούν σε προβλήματα κατά τη διαδικασία κατακερματισμού και αποβολής των ελαττωματικών μιτοχονδρίων. Επιπλέον, μελέτη σε ποντίκια έδειξε ότι, μεταλλάξεις στα γονίδια που αναφέρθηκαν, προκαλούν βλάβη στα μιτοχόνδρια και σχηματισμό φλεγμονής. Στα ίδια ποντίκια, παρατηρήθηκε απουσία νευρώνων που παράγουν ντοπαμίνη, με αποτέλεσμα ανάπτυξη προβλημάτων κίνησης, κάτι το οποίο αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα της νόσου. Στον αντίποδα, σε γενετικά τροποποιημένα ποντίκια, στα οποία εμποδιζόταν η ενεργοποίηση του ανοσοποιητικού, τα αποτελέσματα δεν ήταν τα ίδια. Ενδιαφέρον παρουσιάζει ένα πείραμα στο πανεπιστήμιο Columbia, κατά το οποίο ζητήθηκε από εθελοντές να υποστηρίξουν τον εαυτό τους έναντι μιας πιεστικής, ψυχολογικά, κατάστασης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι, με την παρουσία ψυχολογικού στρες, υπήρξε αύξηση του μιτοχονδριακού DNA στο αίμα, κάτι το οποίο προδίδει ότι τα οργανίδια έχουν αποβάλει το γενετικό τους υλικό.
Αναμφισβήτητα, τα μιτοχόνδρια είναι δυναμικά οργανίδια με δυνατότητες θραύσης και σύντηξης, που στοχεύουν στη μέγιστη ενεργειακή απόδοση. Όμως, τα οργανίδια αυτά αποκλίνουν από την κλασική εκδοχή εργοστασίων παραγωγής ενέργειας που είχαν οι επιστήμονες στο μυαλό τους. Η ραγδαία εξέλιξη της γνώσης και οι ολοένα και περισσότερες υποσχόμενες θεραπευτικές μέθοδοι, που στοχεύουν σε βασικές μιτοχονδριακές διεργασίες, στέκονται στο πλευρό της ιατρικής κοινότητας. Συνδυασμός πεδίων όπως είναι η ανοσοβιολογία, η νευρολογία και η ψυχολογία θα θέσουν τα θεμέλια για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών πλάνων, που θα στοχεύουν στην αναστροφή των μιτοχονδριακών ανωμαλιών. Προφανώς, περισσότερα επιστημονικά δεδομένα είναι απαραίτητα, αλλά όπως φαίνεται, τα μικροσκοπικά οργανίδια αποτελούν μια πνοή ελπίδας για τη θεραπεία ασθενειών που ταλανίζουν αρκετά μεγάλο ποσοστό του πληθυσμού.
ΕΝΔΕΙΚΤΙΚΕΣ ΠΗΓΕΣ
- Mitochondrial dysfunction and oxidative stress in neurodegenerative diseases, nature.com. Διαθέσιμο εδώ
- Could Mitochondria Be the Key to a Healthy Brain?, Scientific American. Διαθέσιμο εδώ
- Mitochondrial dysfunctions and neurodegenerative diseases: a mini-review, medcraveonline.com. Διαθέσιμο εδώ
