Διεπιστημονική συνεργασία μεταξύ Ερευνητών του Εργαστηρίου Φυσιολογίας της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ, του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας και του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ, ρίχνει φως σε ένα νέο μηχανισμό ρύθμισης της γήρανσης, μέσω της διατήρησης της ομοιόστασης των πυρηνικών λιπoσταγονιδίων

Πρόσφατη έρευνα του Εργαστηρίου Φυσιολογίας «Φυσιολογείον» της Ιατρικής Σχολής του Εθνικού και Καποδιστριακού Πανεπιστημίου Αθηνών (ΕΚΠΑ), του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας (ΙΜΒΒ) και του Ινστιτούτου Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ (ΙΗΔΛ) του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ), τα αποτελέσματα της οποίας δημοσιεύονται στο AgingCell, ένα από τα πιο έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά, αποκαλύπτει έναν νέο μοριακό μηχανισμό που λειτουργεί στα κύτταρα για τη διαφύλαξη της ομοιόστασης των πυρηνικών λιποσταγονιδίων (ή λιπιδικών σταγονιδίων; nuclear lipid droplets, nLDs) και της ακεραιότητας/λειτουργίας του πυρήνα κατά τη γήρανση.

Τα λιποσταγονίδια είναι ενδοκυτταρικά οργανίδια, τα οποία ρυθμίζουν και αποθηκεύουν λιπαρά οξέα και ουδέτερα λιπίδια στα κύτταρα. Παρόλο που τα λιποσταγονίδια είναι εξαιρετικά συντηρημένα οργανίδια σε διαφορετικούς οργανισμούς, εμφανίζουν μια ετερογένεια και ποικιλία στον αριθμό και το μέγεθός τους ανάλογα με τον ιστό και κυτταρικό τύπο. Η βιογένεση των λιποσταγονιδίων λαμβάνει χώρα κυρίως στο ενδοπλασματικό δίκτυο και στη συνέχεια εντοπίζονται στο κυτταρόπλασμά, κοντά στον πυρηνικό φάκελο καθώς και στο εσωτερικό του πυρήνα. Ο πυρήνας είναι το κεντρικό οργανίδιο των ευκαρυωτικών κυττάρων, όπου βρίσκεται το γενετικό υλικό, το οποίο καθορίζει την κυτταρική ταυτότητα και λειτουργία σε όλους τους οργανισμούς.  Η δομή και η αρχιτεκτονική του πυρήνα αλλάζουν δραματικά κατά τη γήρανση επηρεάζοντας την λειτουργία του κυττάρου. Παρόλο που η διατήρηση της ακεραιότητας και λειτουργίας του πυρήνα έχουν συσχετιστεί με τη μακροζωία και με παρεμβάσεις που επιμηκύνουν το προσδόκιμο της ζωής σε πειραματόζωα, ο ρόλος των πυρηνικών λιποσταγονιδίων στην μορφολογία του πυρήνα καθώς και οι μοριακοί μηχανισμοί που ρυθμίζουν τον αριθμό και το μέγεθός τους παραμένουν αδιευκρίνιστοι.

Οι ερευνητές Δρ. Κωνσταντίνος Παληκράς (Επίκουρος Καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ), Δρ. Μερόπη Μαρή (ΙΗΔΛ, ΙΤΕ), Δρ. Χριστίνα Πλουμή (ΙΜΒΒ, ΙΤΕ), Δρ. Γεώργιος Φιλιππίδης (ΙΗΔΛ, ΙΤΕ), και Δρ. Νεκτάριος Ταβερναράκης (Καθηγητής της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Κρήτης και Πρόεδρος του ΙΤΕ), αποκάλυψαν ότι η ανεξέλεγκτη συσσώρευση λιποσταγονιδίων στον πυρήνα των κυττάρων αποτελεί κύριο χαρακτηριστικό της γήρανσης επηρεάζοντας τη μορφολογία του πυρήνα και κατ’ επέκταση την φυσιολογία ολόκληρου του οργανισμού.

Χρησιμοποιώντας ως πειραματικό σύστημα το νηματώδη Caenorhabditis elegans και απεικονιστικές τεχνολογίες αιχμής, όπως η μη γραμμική μικροσκοπία (π.χ. παραγωγή 2^ης και 3^ης αρμονικής συχνότητας), οι ερευνητικές ομάδες έδειξαν ότι τα λιποσταγονίδια συσσωρεύονται στον πυρηνικό φάκελο των κυττάρων κατά τη γήρανση. Είναι επίσης ενδιαφέρον ότι το μέγεθος και η συσσώρευση των πυρηνικών λιποσταγονιδίων ρυθμίζονται από σηματοδοτικά μονοπάτια και παρεμβάσεις, όπως εκείνα της ινσουλίνης και του θερμιδικού περιορισμού, που επιμηκύνουν το προσδόκιμο ζωής. Τα αποτελέσματα της έρευνας των επιστημόνων αναδεικνύουν ότι η διατήρηση του μεγέθους και του αριθμού των πυρηνικών λιποσταγονιδίων εξασφαλίζει την μακροπρόθεσμη διατήρηση της πυρηνικής ομοιόστασης. Επίσης, ο μεταγραφικός παράγοντας HLH-30/TFEB και η λιπάση των τριγλυκεριδίων ATGL-1/ATGL έχουν σημαντικό ρόλο στον μοριακό μηχανισμό ρύθμισης των πυρηνικών λιποσταγονδίων και της αρχιτεκτονικής του πυρήνα κατά τη γήρανση.

Το γεγονός ότι οι μοριακοί μηχανισμοί που ελέγχουν την δημιουργία και ανακύκλωση των πυρηνικών λιποσταγονιδίων έχουν διατηρηθεί όμοιοι εξελικτικά, ανάμεσα σε πολύ διαφορετικούς οργανισμούς, υποδεικνύει ότι αντίστοιχες διαδικασίες διέπουν τη γήρανση στον άνθρωπο. Τα ευρήματα αυτά αναμένεται ότι θα αξιοποιηθούν για την αντιμετώπιση νοσημάτων συνοδών της γήρανσης, τα οποία χαρακτηρίζονται από εκτεταμένη συσσώρευση λιποσταγονιδίων και κατάρρευση της αρχιτεκτονικής του πυρήνα.

Περισσότερες πληροφορίες:

Επίκουρος Kαθ. Κωνσταντίνος Παληκαράς

Εργαστήριο Φυσιολογίας «Φυσιολογείον»

Ιατρική Σχολή, ΕΚΠΑ

Email: palikarask@med.uoa.gr | Τηλ.: +30 2107462552

Kαθ. Νεκτάριος Ταβερναράκης

Πρόεδρος, Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας (IΤΕ) Διευθυντής Ερευνών, ΙΜΒΒ-ΙΤΕ
Καθηγητής, Ιατρική Σχολή, Πανεπιστήμιο Κρήτης

Email: tavernarakis@imbb.forth.gr | Τηλ.: +30 2810391069

Σχετικά links:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/acel.13788

http://scholar.uoa.gr/palikarask

http://www.elegans.gr/