Hur blodkärlen känner av neuronernas metaboliska tillstånd

Hur blodkärlen känner av neuronernas metaboliska tillstånd

Hjärnan är vårt mest energihungriga och metaboliskt aktiva organ. Det är ansvarigt för våra tankar, idéer, rörelse och förmåga att lära. Vår hjärna drivs av 600 km blodkärl som tillför den näring och tar bort slaggprodukter. Men hjärnan är också väldigt ömtålig. Blodkärlen i hjärnan har utvecklats till en tät skyddsbarriär - blod-hjärnbarriären - som begränsar rörelsen av molekyler in och ut ur hjärnan. Det är viktigt att hjärnan kan reglera sin miljö. Å ena sidan hindras patogener eller gifter från att komma in i hjärnan, och å andra sidan kan nödvändiga budbärarämnen eller näringsämnen passera genom dem obehindrat.

Epigenetik slår på näringsprogrammet
På grund av deras nära relation är det viktigt att hjärnan och dess kärl kommunicerar intensivt med varandra. Nyligen arbete i Asifa Akhtars laboratorium i Freiburg har visat att blodkärl kan känna av det metaboliska tillståndet hos närliggande nervceller.

Forskarna fann att den epigenetiska regulatorn MOF krävs för att utrusta neuroner med de korrekta metaboliska enzymer som behövs för att bearbeta fettsyror. "Något måste berätta för nervcellerna att det finns näringsämnen och att de bör aktivera de program som behövs för att bearbeta dem", förklarar Bilal Sheikh, huvudförfattare till studien. "MOF går till DNA:t och sätter på de genetiska programmen som tillåter celler att bearbeta fettsyror i hjärnan."

Fettsyror finns i livsmedel och används för att producera energi och bygga upp komplexa lipider som behövs i cellmembranen. När MOF-aktiviteten är defekt, vilket är fallet vid neurala utvecklingsstörningar, kan neuroner inte bearbeta fettsyror. Detta leder till att de ansamlas i utrymmena mellan hjärnceller. I sina studier fann Asifa Akhtars team att denna fettsyraobalans uppfattas av de neurala blodkärlen, vilket stimulerar dem att skapa en stressreaktion genom att lossa blod-hjärnbarriären. Om den metabola obalansen kvarstår kan den läckande blod-hjärnbarriären utlösa ett sjukdomstillstånd.

Kollaps av neuronala blodkärl
Studien lägger grunden för en bättre förståelse av hur nervceller och blodkärl i hjärnan pratar med varandra, och visar hur förändringar i den metaboliska miljön för en celltyp i ett komplext organ direkt kan påverka funktionen hos omgivande celler och därmed påverka den övergripande organfunktionen. "Vårt arbete visar att korrekt metabolism i hjärnan är avgörande för dess hälsa. En defekt neural metabolisk miljö kan orsaka vaskulär inflammation, dysfunktion av cellerna som bildar blod-hjärnbarriären och ökad permeabilitet. Det som kan följa är en kollaps av neurala blodkärl", förklarar Asifa Akhtar. Detta är särskilt viktigt eftersom nedbrytningen av neuronala blodkärl är ett kännetecken för uppkomsten av åldersrelaterade sjukdomar som Alzheimers och vaskulär demens. Bättre karakterisering av de molekylära förändringarna som inducerar vaskulär dysfunktion kommer att hjälpa till att utveckla bättre behandlingar för dessa försvagande patologier.