Kan endringer i hjernens energibaner forårsake depresjon?
Ny forskning har identifisert mutasjoner i DNA-koden som kan påvirke energimetabolismen. Den fant også en lenke til alvorlig depressiv lidelse.
Verdens helseorganisasjon (WHO) beskriver depresjon som "den viktigste årsaken til uførhet over hele verden."
Det påvirker mer enn 300 millioner mennesker over hele verden.
Eksperter mener at mange faktorer bidrar til alvorlig depressiv lidelse (MDD).
Disse inkluderer genetikk, miljøfaktorer, inkludert misbruk, hjernefysiologi og immunforsvaret.
En teori er at forstyrrelser i energimetabolismen i hjernen kan bidra til at en person utvikler MDD.
Konseptuelt er dette relativt enkelt å følge. Hjernen har et mye høyere behov for energi enn andre organer. Eventuelle forstyrrelser i dette finjusterte systemet kan få drastiske konsekvenser.
Medisinske nyheter i dag nylig rapportert om en studie der forskere slettet genet Sirt1 i forhjertens eksiterende nevroner hos hannmus. Resultatet var en sterk reduksjon i antall mitokondrier i disse cellene, ledsaget av depresjonlignende symptomer.
Mitokondriene, de såkalte cellekraftverkene i cellen, er spesialiserte rom som konverterer maten vi spiser til den kjemiske energien som cellene våre trenger for å fungere. Hver celle har mange mitokondrier for å sikre en jevn tilførsel av energi.
Hvis vi reduserer antallet eller forstyrrer de intrikate metabolske banene, kan celler dø på grunn av energisult.
I et papir publisert nylig i tidsskriftet Nucleic Acid Research, brukte forskere bioinformatiske verktøy for å identifisere store mutasjoner i mitokondriens genetiske kode. De fant en signifikant molekylær signatur av disse i en delmengde hjerneprøver med MDD.
Identifiserer nesten 4500 mutasjoner
Gener i mitokondriene og noen i cellens kjerne er ansvarlige for å holde kraftverkene i gang. Mutasjoner på disse genetiske stedene kan forårsake mitokondrie sykdommer. En person kan arve disse mutasjonene, men de kan også akkumuleres i løpet av livet.
Forskere vet at slettinger, en type DNA-mutasjon der en stor del av genetisk kode mangler, forårsaker en rekke mitokondrie sykdommer.
Hovedstudieforfatter Brooke E. Hjelm - assisterende professor i klinisk translasjonsgenomikk ved University of Southern California i Los Angeles - forklarte til MNT at forskere allerede hadde identifisert rundt 800 slike slettinger i mitokondriegenomet.
"Så," sa hun, "det jeg gjorde var at jeg utnyttet et verktøy som allerede er tilgjengelig for forskningsmiljøet, kalt MapSplice, og utviklet en prosess slik at den kunne brukes til å oppdage og kvantifisere mitokondrie-slettinger."
Dette prosjektet ble oppfylt i laboratoriet til Dr. Marquis Vawter, ved Institutt for psykiatri og menneskelig atferd ved University of California, Irvine, hvor Dr. Hjelm fullførte sin postdoktoropplæring i psykiatrisk genetikk.
Dr. Vawter og hans laboratorium har studert slettinger i mitokondrie-DNA i flere år, spesielt med tanke på hjernevevet til mennesker med psykiske helsemessige forhold.
Mens Hjelm var trygg på at analyseverktøyet hennes ville tillate henne å identifisere mange slettinger i prøvene sine, var hun overrasket over å finne ganske så mange.
I de 93 menneskelige prøvene - som kom fra 41 avdøde personer - inkludert i studien, oppdaget hun nesten 4500 slettinger.
Imidlertid forårsaker ikke alle disse mutasjonene nødvendigvis sykdom. Hvis en mutasjon bare forekommer i noen få av mitokondriene i en persons celle, kan resten av kraftverkene ta slakk. Hvis den når en viss terskel, kan det imidlertid hende at cellen ikke kan fortsette å fungere normalt.
"En ting som jeg syntes var spesielt interessant, var at mange av de slettingene jeg oppdaget (spesielt de som ble identifisert i mange prøver) tidligere hadde blitt identifisert hos [de] med mitokondriale sykdommer," forklarte Hjelm.
“Hva dette betyr,” fortsatte hun, “er at det er sletting som tidligere bare har blitt sett hos en eller noen få [personer] med en diagnostisert mitokondriell sykdom, noe som tyder på at de er sjeldne, når disse slettingene sannsynligvis forekommer hos oss alle , de er bare ikke tilstede i en høy nok hastighet til å forårsake sykdom. ”
En delmengde av MDD-prøver har slettinger
Etter å ha utviklet det nye bioinformatikkverktøyet, satte Hjelm og hennes kolleger seg inn for å svare på følgende spørsmål: Har personer med diagnostiserte psykiatriske tilstander bevis på mitokondrie dysfunksjon i hjernen?
Av de 41 personene som ble inkludert i studien, hadde ni en diagnose for MDD.
Hjelm fant et stort antall “high-impact” slettinger, som hun kaller dem i studieoppgaven, i hjernevev fra to av personene med MDD.
"Det vi ser i dataene våre er at en delmengde av [personer] med MDD har en stor mitokondrie-sletting i hjernen […]."
Brooke E. Hjelm
Hvordan kan slettinger føre til depresjon?
Ifølge Hjelm, “Det grunnleggende prinsippet ville være at hjernecellene (nevroner) krever energi for å fungere og kommunisere riktig, og fordi disse cellene ikke får energi fra nok sunne mitokondrier, kan de ikke videreformidle meldinger fra en region til en annen eller svare på eksterne stimuli slik de burde. ”
Hun delte også noen av spørsmålene som gjenstår, som inkluderer å få en bedre forståelse av "hvilke hjerneregioner som er utsatt for dette, og [...] hvor stor andel av [personer] med depresjon som har dette mitokondrieproblemet."
Å bestemme hvem som bærer slettinger i mitokondriegenomet, vil være en betydelig hindring som teamet må overvinne. Ettersom det ikke er praktisk å fjerne hjernevev for diagnose, indikerte Hjelm at det ville være nødvendig med nye hjernebehandlingsteknikker eller biomarkørtester.
Til slutt håper Hjelm at dette vil gjøre det mulig for helsepersonell å bruke en personlig medisintilnærming og skreddersy behandlinger som mest sannsynlig vil adressere de underliggende molekylære årsakene til MDD hos disse menneskene.
