Kunnen veranderingen in de energiebanen van de hersenen depressie veroorzaken?
Nieuw onderzoek heeft mutaties in de DNA-code geïdentificeerd die het energiemetabolisme kunnen beïnvloeden. Het vond ook een verband met een depressieve stoornis.
De Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) omschrijft depressie als "de belangrijkste oorzaak van handicaps wereldwijd".
Het treft meer dan 300 miljoen mensen over de hele wereld.
Deskundigen zijn van mening dat veel factoren bijdragen aan een depressieve stoornis (MDD).
Deze omvatten genetica, omgevingsfactoren waaronder misbruik, hersenfysiologie en het immuunsysteem.
Een theorie is dat verstoringen in het energiemetabolisme in de hersenen kunnen bijdragen aan het ontwikkelen van MDD bij een persoon.
Conceptueel is dit relatief eenvoudig te volgen. De hersenen hebben een veel hogere behoefte aan energie dan andere organen. Elke verstoring van dit fijn afgestemde systeem kan ingrijpende gevolgen hebben.
Medisch nieuws vandaag rapporteerde onlangs over een studie waarin onderzoekers het gen verwijderden Sirt1 in prikkelende neuronen van de voorhersenen bij mannelijke muizen. Het resultaat was een sterke vermindering van het aantal mitochondriën in deze cellen, vergezeld van depressieachtige symptomen.
Mitochondriën, de zogenaamde krachtpatsers van de cel, zijn gespecialiseerde compartimenten die het voedsel dat we eten omzetten in de chemische energie die onze cellen nodig hebben om te functioneren. Elke cel heeft veel mitochondriën om een vlotte energietoevoer te garanderen.
Als we hun aantal verminderen of de ingewikkelde metabole routes verstoren, kunnen cellen afsterven als gevolg van uithongering van energie.
In een artikel dat onlangs in het tijdschrift is verschenen Nucleïnezuuronderzoekgebruikten wetenschappers bio-informatica-instrumenten om grote mutaties in de genetische code van de mitochondriën te identificeren. Ze vonden een significante moleculaire handtekening hiervan in een subset van hersenmonsters met MDD.
Identificatie van bijna 4.500 mutaties
Genen in de mitochondriën en sommige in de celkern zijn verantwoordelijk voor het draaiende houden van de krachtpatsers. Mutaties op deze genetische locaties kunnen mitochondriale ziekten veroorzaken. Een persoon kan deze mutaties erven, maar ze kunnen zich ook tijdens hun leven ophopen.
Wetenschappers weten dat deleties, een soort DNA-mutatie waarbij een groot stuk genetische code ontbreekt, een aantal mitochondriale ziekten veroorzaken.
Hoofdonderzoeksauteur Brooke E.Hjelm - een assistent-professor klinische translationele genomica aan de University of Southern California in Los Angeles - uitgelegd aan MNT dat onderzoekers al ongeveer 800 van dergelijke deleties in het mitochondriale genoom hadden geïdentificeerd.
"Dus," zei ze, "wat ik deed, was dat ik een tool exploiteerde die al beschikbaar is voor de onderzoeksgemeenschap, MapSplice genaamd, en een proces ontwikkelde zodat het kon worden gebruikt om mitochondriale deleties op te sporen en te kwantificeren."
Dit project werd gerealiseerd in het laboratorium van Dr. Marquis Vawter, bij de afdeling Psychiatrie en Menselijk Gedrag van de Universiteit van Californië, Irvine, waar Dr. Hjelm haar postdoctorale opleiding in psychiatrische genetica voltooide.
Dr. Vawter en zijn laboratorium bestuderen al jaren deleties in mitochondriaal DNA, waarbij ze specifiek kijken naar het hersenweefsel van mensen met psychische aandoeningen.
Hoewel Hjelm er zeker van was dat haar analysetool haar in staat zou stellen veel deleties in haar monsters te identificeren, was ze verrast om er zo veel te vinden.
In de 93 menselijke monsters - die afkomstig waren van 41 overleden personen - die in het onderzoek waren opgenomen, ontdekte ze bijna 4.500 deleties.
Niet al deze mutaties veroorzaken echter noodzakelijkerwijs ziekte. Als een mutatie alleen optreedt in een paar mitochondriën in de cel van een persoon, kunnen de rest van de krachtpatsers de speling opnemen. Als het echter een bepaalde drempel bereikt, kan de cel mogelijk niet normaal blijven functioneren.
"Een ding dat ik bijzonder interessant vond, was dat veel van de deleties die ik ontdekte (vooral degene die in veel monsters werden geïdentificeerd) eerder waren geïdentificeerd in [diegenen] met mitochondriale ziekten," legde Hjelm uit.
"Wat dit betekent," vervolgde ze, "is dat er deleties zijn die voorheen alleen werden gezien bij een of enkele [mensen] met een gediagnosticeerde mitochondriale ziekte, wat suggereert dat ze zeldzaam zijn, terwijl deze deleties in feite bij ons allemaal voorkomen. , ze zijn gewoon niet voldoende aanwezig om ziekte te veroorzaken. "
Een subset van MDD-samples heeft deleties
Nadat ze de nieuwe bio-informatica-tool hadden ontwikkeld, wilden Hjelm en haar collega's de volgende vraag beantwoorden: hebben mensen met gediagnosticeerde psychiatrische aandoeningen bewijs van mitochondriale disfunctie in hun hersenen?
Van de 41 mensen die aan het onderzoek deelnamen, hadden er negen een diagnose voor MDD.
Hjelm vond een groot aantal "high-impact" deleties, zoals ze ze noemt in het studiepaper, in hersenweefsel van twee van de individuen met MDD.
"Wat we in onze gegevens zien, is dat een subgroep van [mensen] met MDD een grote mitochondriale deletie in hun hersenen heeft […]."
Brooke E. Hjelm
Hoe kunnen verwijderingen precies depressie veroorzaken?
Volgens Hjelm: "Het basisprincipe zou zijn dat je hersencellen (neuronen) energie nodig hebben om goed te functioneren en met elkaar te communiceren, en omdat deze cellen geen energie krijgen van voldoende gezonde mitochondriën, kunnen ze geen berichten van de ene regio naar een andere regio of reageer op externe prikkels zoals ze zouden moeten. "
Ze deelde ook enkele van de resterende vragen, waaronder een beter begrip krijgen van "welke hersenregio's hiervoor vatbaar zijn en [...] welk percentage van [mensen] met een depressie dit specifieke mitochondriale probleem hebben."
Bepalen wie deleties in hun mitochondriale genoom draagt, zal een belangrijke hindernis zijn die het team zal moeten overwinnen. Omdat het verwijderen van hersenweefsel voor diagnose niet praktisch is, gaf Hjelm aan dat er nieuwe beeldvormende technieken voor de hersenen of biomarkertests nodig zouden zijn.
Uiteindelijk hoopt Hjelm dat dit zorgverleners in staat zal stellen om een gepersonaliseerde geneeskundebenadering te gebruiken en behandelingen op maat te maken die het meest waarschijnlijk de onderliggende moleculaire oorzaken van MDD bij deze mensen aanpakken.
