Mitochondria, zwane kopalniami energii komórek, zwykle są długie i wąskie, ale wraz z uszkodzeniem mózgu takim jak udar lub uraz, mogą szybko stać obrzęknięte i dysfunkcjonalne. Tak twierdzą naukowcy, którzy udokumentowali te zjawiska po raz pierwszy na żywym mózgu w czasie rzeczywistym. Naukowcy odkryli również, że jeśli nie ingeruje się w mitochondria, tylko zapewnia im wystarczającą ilość czasu, często jest szansa, że wrócą one do swojego zdrowego kształtu, a dostarczając jednocześnie krew i tlen do tkanki, można odwrócić jej łagodne lub umiarkowane uszkodzenie.

„Uważamy, że mamy dobre dowody na to, że mitochondria mogą odzyskać swoją normalną formę po krótkich okresach niedokrwienia z powodu udaru lub urazu i że leki, które poprawiają ich regenerację, mogą poprawić ogólne przywracanie funkcji w tego rodzajach urazach mózgu", twierdzą naukowcy.

Po upływie krótkiego okresu niedokrwienia, w którym całe ciało cierpi na brak tlenu jak podczas zatrzymania krążenia, mitochondria szybko regenerują się, jeśli dostawa krwi i tlenu zostanie przywrócona w ciągu pięciu minut. Jeśli stanie się to o trzy minuty dłużej, to mitochondria nie odzyskają swojego zwykłego, dobrze funkcjonującego stanu. W omawianym badaniu naukowcy użyli mocy dwufotonowej laserowej mikroskopii skaningowej, która umożliwia obserwację długoterminową w obrębie żywej tkanki. Takie badanie z udziałem myszy transgenicznych z fluorescencyjnymi mitochondriami pokazało siłę energetyczną komórki w minutach, godzinach i dniach po łagodnym, umiarkowanym i ciężkim uszkodzeniu.

Naukowcy skoncentrowali się na neuronach o kształcie piramidy w korze mózgowej w bruzdach zewnętrznej części mózgu związanych z wyższymi funkcjami poznawczymi, które są jednym z pierwszych obszarów uszkodzonych w udarze i urazie mózgu. Skupili się zwłaszcza na mitochondriach dendrytów neuronów, drzewiastych wypustkach o dużym zapotrzebowaniu energetycznym, które stale odbierają sygnały z innych neuronów. Te zazwyczaj długie i wąskie dendryty, które są wręcz zapchane mitochondriami, ulegają fragmentacji w tego rodzaju urazach mózgu. Naukowcy dopatrzyli się destrukcyjnej transformacji mitochondrialnej, która dzieje się jako pierwsza, w ciągu kilku minut.

Mitochondria są dynamicznymi strukturami, które mogą skupiać się w dendrycie, by wspierać punkt o najwyższej potrzebie energetycznej w danym momencie. Dendryty są ze sobą połączone, podobnie jak linie energetyczne wysokiego napięcia są podłączone do podstacji elektrycznych. Podobnie jak większość rzeczy w życiu, jest to miecz obosieczny, który z jednej strony dostarcza energię potrzebną komórkom do życia i funkcjonowania, ale również może wywołać śmierć komórek. Szkodliwe zdarzenia, takie jak udar mózgu lub urazowe uszkodzenie mózgu, mogą wywołać ten śmiertelny sygnał.

Jednym ze sposobów, w którym mitochondria chronią komórki, jest przechwytywanie wapnia, ważnej cząsteczki sygnalizacyjnej w mózgu, która może być śmiertelna przy zbyt wysokich stężeniach, co jest często spotykane wraz z urazem. Kiedy ulegają uszkodzeniu lub fragmentacji, nie mogą pełnić swych ochronnych funkcji.

Mitochondria mogą się dzielić i tworzyć nowe mitochondria, aby zastąpić te stare. Część prac naukowych ma na celu określenie, czy są to faktycznie nowe mitochondria, czy stare naprawione organella, które pojawiają się po dłuższym okresie leczenia z poważnych obrażeń. Ważne jest również określenie ilości produkowanej energii odzyskanej ze zregenerowanych mitochondriów i badania leków, które mogą poprawić ten odzysk energii. Szczególnie interesujący jest wpływ na tzw. obszar półcienia, czyli obszar mózgu otaczający centralny punkt udaru lub innego uszkodzenia mózgu, gdzie uszkodzone komórki mózgowe mogą się albo zregenerować, albo obumrzeć w pierwszych godzinach i dniach po takim wydarzeniu.

Źródło: sciencedaily.com