Διεθνής επιστημονική συνεργασία ερευνητών της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ), του Πανεπιστημίου Αλαμπάμα των Ηνωμένων Πολιτειών, του Πανεπιστημίου Μακάο της Κίνας και του Πανεπιστημίου Όσλο της Νορβηγίας χρησιμοποιώντας μεθόδους τεχνικής νοημοσύνης αποκάλυψε νέες χημικές ουσίες που ρυθμίζουν τη διαδικασία της μιτοφαγίας ενάντια στην παθογένεση της νόσου Αλσχάιμερ.
Πρόσφατη έρευνα τα αποτελέσματα της οποίας δημοσιεύονται στο Nature Biomedical Engineering, ένα από τα πιο έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά, αποκαλύπτει τη δράση δύο νέων χημικών μορίων που επάγουν τη μιτοφαγία, δηλαδή τη διαδικασία ανακύκλωσης των μιτοχονδρίων, ενάντια στην παθογένεση της νόσου του Αλσχάιμερ.
Οι ερευνητικές ομάδες του Δρ. Κωνσταντίνου Παληκαρά (Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ), Δρ. Guy Caldwell (Πανεπιστήμιο Αλαμπάμα των Ηνωμένων Πολιτειών), Δρ. Hilde Nilsen (Πανεπιστήμιο Όσλο της Νορβηγίας), Δρ. Lu Jia-Hong (Πανεπιστήμιο Μακάο της Κίνας) και Δρ. Evandro Fang (Πανεπιστήμιο Όσλο της Νορβηγίας) χρησιμοποιώντας ένα συνδυασμό αλγορίθμων μη επιτηρούμενης μηχανικής μάθησης (Unsupervised Machine Learning) ανέλυσαν 3.274 χημικές ουσίες φυτικής προέλευσης, βρίσκοντας δύο νέες (Kaempferol και Rhapontigenin) που επάγουν τη μιτοφαγία και αναστρέφουν τα παθολογικά χαρακτηριστικά της νόσου του Αλσχάιμερ, συμπεριλαμβανομένων των γνωστικών διαταραχών.
Η νόσος του Αλσχάιμερ αποτελεί μια παθολογική κατάσταση, συνοδευτική της γήρανσης, καθώς και την πιο συχνή μορφή άνοιας, αφού προσβάλει εκατομμύρια άτομα παγκοσμίως. Κύριο χαρακτηριστικό της νόσου είναι η προοδευτική έκπτωση των νοητικών λειτουργιών του ασθενούς. Παρά τις έντονες ερευνητικές προσπάθειες για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών μεθόδων για την αντιμετώπιση της νόσου, αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει αποτελεσματική θεραπεία. Η αυξημένη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία είναι κύριο χαρακτηριστικό της παθοφυσιολογίας της νόσου. Τα μιτοχόνδρια αποτελούν τα “εργοστάσια παραγωγής ενέργειας” του κυττάρου, η δράση των οποίων είναι απαραίτητη για τις βασικές κυτταρικές λειτουργίες. Αλλαγές στον αριθμό, τη μορφολογία και την εύρυθμη λειτουργία τους επηρεάζουν τόσο την ομοιόσταση του κυττάρου, όσο και τον μεταβολισμό και την υγεία ολόκληρου του οργανισμού.
Τα νευρικά κύτταρα εξαρτώνται, ίσως περισσότερο από οποιοδήποτε άλλο κυτταρικό τύπο, από την ομαλή λειτουργία των μιτοχονδρίων. Για το λόγο αυτό, η διατήρηση της ομοιόστασης των κυττάρων του νευρικού συστήματος απαιτεί τον συνεχή ποιοτικό έλεγχο των συγκεκριμένων οργανιδίων. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης έχει αναπτυχθεί από τα ευκαρυωτικά κύτταρα ένα ευρύ φάσμα μοριακών μηχανισμών, απαραίτητων για τη διατήρηση της μιτοχονδριακής δραστηριότητας. Η μιτοφαγία είναι μια εξειδικευμένη μορφή κυτταρικής αυτοφαγίας, δηλαδή ένα επιλεκτικό μονοπάτι απομάκρυνσης και καταστροφής των δυσλειτουργικών μιτοχονδρίων, με αποτέλεσμα τον ακριβέστερο συντονισμό του μιτοχονδριακού πληθυσμού με τη διατήρηση του ενεργειακού μεταβολισμού.
Χρησιμοποιώντας ως πειραματικά́ συστήματα το νηματώδη Caenorhabditis elegans, διάφορες κυτταρικές σειρές και το ποντίκι Mus musculus, οι ερευνητικές ομάδες έδειξαν ότι η φαρμακολογική επαγωγή της μιτοφαγίας μέσω της χορήγηση Kaempferol και Rhapontigenin, βελτιώνει και αναστρέφει τα παθολογικά χαρακτηριστικά της νόσου, συμπεριλαμβανομένων των γνωστικών διαταραχών στους οργανισμούς μοντέλα. Τα ευρήματα αυτής της έρευνας αναδεικνύουν τη συμβολή των μεθόδων τεχνητής νοημοσύνης στην ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών ουσιών, τον κρίσιμο ρόλο της μιτοφαγίας στην παθολογία της νόσου του Αλσχάιμερ και καθορίζουν την μιτοφαγία ως έναν προστατευτικό μηχανισμό για την ανάπτυξη νέων στοχευμένων θεραπευτικών παρεμβάσεων.
Το γεγονός ότι οι μοριακοί μηχανισμοί της μιτοφαγίας είναι εξελικτικά συντηρημένοι, υπογραμμίζει τον κεντρικό της ρόλο στη διατήρηση της κυτταρικής ομοιόστασης μεταξύ των ειδών. Ως εκ τούτου, η ανάπτυξη και η χορήγηση φαρμακευτικών ουσιών που ρυθμίζουν τη δράση της μιτοφαγίας μπορεί να οδηγήσει στη δημιουργία πιο αποτελεσματικών θεραπευτικών παρεμβάσεων για την αντιμετώπιση παθολογικών καταστάσεων που σχετίζονται με τις μιτοχονδριακές δυσλειτουργίες, βελτιώνοντας την υγεία και την ποιότητα ζωής του ανθρώπου.
Περισσότερες πληροφορίες:
Δρ. Κωνσταντίνος Παληκαράς
Επίκουρος Καθηγητής Φυσιολογίας, Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ
Email: palikarask@med.uoa.gr | Τηλ.: +30 2107462552
Σχετικοί Σύνδεσμοι:
https://www.nature.com/articles/s41551-021-00819-5
https://school.med.uoa.gr
http://physiology.med.uoa.gr
http://scholar.uoa.gr/palikarask
