ミトコンドリアの電力供給障害は加齢に伴う認知障害を引き起こす可能性がある

ミトコンドリアの電力供給障害は加齢に伴う認知障害を引き起こす可能性がある

ソークの科学者らは、機能不全に陥ったシナプスのミトコンドリアがエネルギー需要を満たしておらず、供給電力が多すぎたり少なすぎたりして、加齢に伴う認知障害を引き起こす可能性があることを発見した。

ラホヤ—脳はパズルのようなもので、うまく機能するには、入れ子になった共依存のピースが多数必要です。 脳はいくつかの領域に分割されており、各領域には数千のシナプスに接続された数百万のニューロンが含まれています。 ニューロン間のコミュニケーションを可能にするこれらのシナプスは、さらに小さな構造、つまりメッセージ送信ボタン（ニューロンの枝のような先端にある膨らんだ球根）、メッセージ受信樹状突起（ボタンメッセージを受信するための相補的な枝のような構造）、および電力に依存しています。・ミトコンドリアを生成する。 一貫した脳を作成するには、これらすべての要素を考慮する必要があります。

しかし、老化した脳では、これらのピースが失われたり変化したりして、より大きな脳のパズルに収まらなくなる可能性があります。

「XNUMX％の人が加齢に伴い作業記憶の喪失を経験します。これは、短期的に情報を保持し、操作する能力が低下することを意味します」と、共同筆頭著者であり、ソーク研究所の上級研究員であるコートニー・グラヴィス＝ブルーム教授は言う。 ジョン・レイノルズ 研究室「私たちは、年齢を重ねても健康な作業記憶を維持できる人がいるのに、そうでない人がいる理由を理解しようと努めました。 その過程で、私たちは認知障害のシナプス基盤の新しいメカニズムを発見しました。」

これまでの研究では、脳は加齢とともにシナプスを失うことがわかっており、研究者らは動物モデルでもこの​​パターンを確認した。 しかし、残っていたシナプスを調べたところ、ブートンの大きさとそこに含まれるミトコンドリアとの間の連携が崩れている証拠が見つかった。 基本的な神経科学原理である超微細構造サイズ原理は、シナプス複合体の一部のサイズが変化するたびに、サイズも変化する必要があることを説明しています。 を 他の部分。 シナプス、ミトコンドリア、ブートン - これらすべての部分は、相互に応じてスケールする必要があります。 ソークチームの研究以前、 老化する神経科学のフロンティア 12 年 2023 月 XNUMX 日の時点では、年齢や病気によってこの原則が破られる可能性があるかどうか誰も疑問に思っていませんでした。

「これを調べるために、私たちは電子顕微鏡に目を向けました」と共筆著者のケイシー・ヴァンダーリップ氏は言う。彼はレイノルズの研究室の元研究助手だった。 「これにより、多くのシナプスにわたってこれらのコンポーネントを視覚化できるようになりました。 私たちは、健康な老化と障害のある老化に伴ってシナプスの消失が起こることを発見しましたが、異なるのはボタンのサイズとそのミトコンドリアの間の相関関係の崩壊でした。」

「これは波及効果であり、信じられないほど小さなシナプス構造がニューロンのネットワーク、脳の機能、行動を変化させるのです」とグラビス・ブルーム氏は言う。 「これらの微視的な機能障害の研究は未知の領域であり、老化と認知への影響についての理解に革命をもたらす可能性があります。」

研究チームは、加齢による作業記憶の障害を避けるためには、超微細構造サイズの原則を順守することが不可欠であることを発見した。 超微細構造サイズ原則の違反とミトコンドリア関連の障害が加齢に伴う認知障害の鍵であるとみなすことで、この研究は老化研究に新時代の到来を告げるものである。

「私たちが撮影したシナプスの画像は、動的なプロセスのスナップショットです」と、神経科学分野のフィオナおよびサンジェイ・ジャー教授の保持者であるレイノルズ氏は言います。 「これらのスナップショットがあれば、まずシナプス複合体のさまざまな部分の拡張と収縮を調整するメカニズムについて考え始め、次にこれらのメカニズムの破壊が加齢に伴う認知機能の低下をどのように説明できるかを考えることができます。 これにより、認知機能の低下について全く新しい考え方が開かれ、将来の治療法の新たな標的につながる可能性があります。」

他の著者には、ソーク研究所のサミー・ワイザー・ノバクとウリ・マナーが含まれます。 テキサス大学オースティン校の桑島正明氏、リンジー・カーク氏、クリステン・M・ハリス氏。

この研究は、米国心臓協会とポール・G・アレン・フロンティアーズ・グループ（19PABH134610000AHA）、国立衛生研究所（1R21AG068967-01、P30014195）、国立科学機関を通じて共同で行われた脳の健康と認知障害におけるアレン・イニシアチブ賞によって支援された。財団（2014862）、カリフォルニア大学サンディエゴ校カブリ脳精神研究所（革新的研究助成金 2021）、ウェイト財団、ラリー L. ヒルブロム財団、ドンおよびロレイン フリーバーグ財団、およびコンラッド プレビーズ財団。

DOI： 10.3389 / fnagi.2023.1146245