Energiaszelet
Egy nemzetközi kutatócsoport szó szerint felkockázott egy agyszeletet, hogy információkat nyerjen a szerv energiamenedzselő rendszeréről. A tudósok érdeklődése indokolt, az agy ugyanis mindössze a testsúly 2 százalékát teszi ki, viszont 20 százalékkal részesedik a szervezet energiafogyasztásából.
Amikor az ember mozog, érez, emlékezik, agysejtek milliárdjai kapnak energiát a sejtszervecskékből, a mitokondriumokból. Arról azonban, hogy hol és hány ilyen kis erőmű van, elenyésző információval rendelkezik a tudomány. Annak, hogy jobban megértsék az agy energiavilágát, az volt az egyik fő akadálya, hogy az egyes sejteken belüli mitokondriumok mikroszkópos vizsgálatai és a makroszkopikus idegi képalkotó vizsgálatok, például a mágnesesrezonancia-képalkotás (MRI) között „léptékbeli szakadék” van. Ennek áthidalására a Columbia Egyetem és a Bordeaux-i Egyetem neurológusai elkészítették a MitoBrain Map nevű térképet, az agy mitokondriumainak első atlaszát. A projektben 703 apró kockára osztottak fel egy fagyott emberi agyszeletet (az 54 éves donor szívrohamban halt meg). Mindegyik kocka 3 × 3 × 3 milliméteres volt, ami összemérhető az agy szabványos 3D-s képét alkotó egységek méretével. Ezután biokémiai és molekuláris technikák segítségével határozták meg a mitokondriumok sűrűségét mind a 703 mintában. Némelyik kockában a mitokondriumok energiatermelési hatékonyságát is megbecsülték. Az adatokból egy olyan számítási modellt építettek fel, ami előre jelezte a mitokondriumok eloszlását és működését az agyban.
Az eredmény egy extrapolált energiatérkép az agyról, ami sok érdekességet tárt fel. Például azt, hogy az agy energiaellátása nem egyenletes: egyes részek több energiát igényelnek, mint mások. A szürkeállomány azon részein, ahol az agysejtek információkat dolgoznak fel, több mint 50 százalékkal több mitokondriumot találtak, mint a fehérállományban, amely csak üzeneteket közvetít a sejtek között, és a szürkeállomány mitokondriumai hatékonyabban termelnek energiát, mint a fehérállományban lévők. Az is kiderült, hogy a kéreg szürkeállománya – az agy ráncos külső rétege, amely csak a törzsfejlődés egy későbbi állomásán, 300–500 millió évvel ezelőtt, a hüllőktől a főemlősökig tartó evolúciós út során jelent meg – nemcsak több mitokondriumot tartalmaz, hanem ezek a részecskék különösen hatékony energiatermelésre specializálódtak. És ez logikus is, hiszen a kéreg olyan összetett funkciókat támogat, mint a gondolkodás vagy a beszéd.
A mostani új adatok nem csupán az agyi energiatérkép készítésében segítenek, hanem lehetővé teszik a tudósok számára, hogy részletesebben tanulmányozzák a mitokondriális változásokat a sérülékeny agyi régiókban, megváltoztatva az agy fejlődésének, az öregedésnek és a betegségeknek a tanulmányozását. A tanulmány korlátai közé tartozik, hogy egyetlen agy vizsgálatán alapszik, azaz az egyének, az életkorok és a nemek közötti biológiai eltérések még nem ismertek. A kutatók maguk is hangsúlyozzák: további munkát kell végezni annak érdekében, hogy teljes mértékben feltárják a mitokondriális sokféleséget az agyban. A csapat már elkezdett egy nagyobb projektet 500 emberi agy kilenc régiójának feltérképezésére, ami lehetővé tenné az agyi mitokondriumok összehasonlítását neurológiai, pszichiátriai és neurodegeneratív rendellenességekkel küzdő és egészséges egyének között.
