Alzheimer’da “mitokondri plaqları”: hasarlı mitofaji ve lizozomal arızanın yeni görüntüsü

Alzheimer hastalığında beyinde biriken proteinlerin yol açtığı hasar, uzun süredir araştırılsa da yeni bir çalışma, hastalığın ilerleyişinde hücresel “temizlik” süreçlerinin rolüne daha yakından ışık tutuyor. Nature Neuroscience’ta yayımlanan bulgular, nöronların mitokondrilerini hedefleyen mitofajinin bozulmasının yalnızca enerji organellerini çoğaltmakla kalmadığını; aynı zamanda daha önce tarif edilmemiş, belirli bir yapıya dönüşen kümelenmeler oluşturabildiğini öne sürüyor.

Araştırmacılar, Alzheimer’a yönelik insan APP/PSEN1 mutasyonları taşıyan model farelerde, mitokondrilerin hücre içindeki akıbetini canlı olarak izlemek için özel bir mitofaji raporlayıcı kullandı. Çalışmada kullanılan mt-Keima adlı floresan sensör, mitokondrilerin içinde bulundukları ortamın asitliği değiştikçe optik özelliklerini kaydırıyor. Bu sayede, mitokondrilerin lizozomların asidik bölmeleriyle karşılaşıp karşılaşmadığı ayrıştırılabiliyor; yani hem “asitik lizozom ortamında kalan” mitokondriler hem de daha nötr koşullarda kalmayı sürdürenler farklı sinyallerle görüntülenebiliyor.

Çalışmanın odağında mitofajinin çalışmamasıyla bağlantılı bir süreç bulunuyor. Nöronlarda patoloji geliştikçe, mitokondrilerin tek tek dağınık halde kalmadığı; bunun yerine belirgin kümeler halinde toplandığı gözlendi. Özellikle zaman içinde, hem asidik ortamla ilişkili hem de nötr kalmış mitokondrileri içeren büyük birikim kümeleri oluştu. Bu kümelerin, yalnızca “yetersiz atık temizliği”nin pasif sonucu olmayıp, hücresel düzeyde düzenlenmiş bir patolojik mimari oluşturabileceğine işaret ettiği belirtiliyor.

Araştırmacılar, bu birikimlerin mitokondrilerin atımının aksadığı durumlarla nasıl ilişkili olduğunu test etmek amacıyla mitofajiyi raporlayan sinyal desenlerini hastalık seyriyle birlikte takip etti. Sonuçlar, mitofajik yolun aksamasıyla birlikte mitokondrilerin lizozomal bertaraf döngüsüne girmekte zorlandığını ve bunun mikroskobik ölçekte farklı çevresel koşullarda tutulan organellerin aynı lezyonel alan içinde bir araya gelebilmesine yol açtığını gösterdi. Çalışmanın literatüre katkısı, bu birikimin “dağınık bir artık” görüntüsünden öte, Alzheimer’a özgü olabileceği düşünülen, daha önce tanımlanmamış bir organizasyon biçimiyle ilişkili olmasına dayanıyor.

Elbette, bu çalışma hayvan modelinde yürütülen gözlemlerden oluşuyor; bu nedenle bulguların insan hastalığında aynı ölçekte ve aynı mekanizma ile gerçekleşip gerçekleşmediği ayrıca doğrulanmayı gerektirir. Yine de mitofaji ve lizozomal fonksiyon bozukluklarının nörodejenerasyonla bağlantılı olduğu geniş bir bilimsel çerçeve bulunuyor ve yeni raporlama yaklaşımları bu bağlantıları hücre içi düzeyde doğrudan görselleştirmeyi mümkün kılıyor. Bu açıdan mt-Keima sensörüyle elde edilen ayrıştırılabilir sinyaller, mitokondrilerin “hangi çevresel yoldan geçip geçmediği” sorusunu daha somut hale getiriyor.

Çalışmanın işaret ettiği mekanizma, mitokondri birikimi ile lizozomal işlev bozukluğunu Alzheimer patolojisinin gidişatı içinde birbirine bağlamayı amaçlıyor. Eğer mitofajik aksama, organellerin parçalanması yerine belirli yapılar halinde kümelenmesine neden oluyorsa, bu kümeler daha sonraki hücresel stres yanıtlarını, sinir hücrelerinin dayanıklılığını ve hastalığın ilerleme dinamiklerini etkileyebilecek bir biyolojik etkileşim alanı oluşturabilir.

Araştırmacılar, bulguların mitokondri temizliğinin bozulmasının Alzheimer’da görülen hücresel hasarla nasıl çakıştığını açıklamaya yönelik yeni bir adım olduğunu vurguluyor. Gelecek çalışmaların, bu mitokondri kümelerinin hangi moleküler adımlarla ortaya çıktığını ve hastalık seyri boyunca nasıl evrildiğini netleştirmesi bekleniyor. Bunun yanı sıra, benzer yapıların insan beyin dokusunda da izlenip izlenemeyeceği, araştırma alanında kritik bir sonraki soru olarak öne çıkıyor.

Kaynak: https://scienmag.com/mitochondria-plaques-in-alzheimers-linked-to-buildup-and-lysosomal-dysfunction/