חוקרי UiB עומדים מאחורי תגלית חדשה שמספרת לנו כיצד עשויות להתפתח מחלות נוירודגנרטיביות קשורות.
במרכז הגילוי החדש הזה עומדת מולקולה הנקראת NAD, או Nicotinamide Adenine Dinucleotide.
פרופסור מתיאס זיגלר מהמחלקה לביו-רפואה, אוניברסיטת ברגן (UiB), הוביל את צוות החוקרים הבינלאומי מאחורי המחקר החדש ומסביר את משמעותו:
הדבר המרתק ב-NAD הוא שהמולקולה חיונית לחיים, מכיוון שהיא ממלאת תפקידים קריטיים בכל התהליכים התאיים. לכן, רמות NAD לא מווסתות מעורבות בתהליכי הזדקנות כמו גם בפתולוגיות רבות, החל מסרטן ועד סוכרת ומחלות ניווניות. והסיבה לכך היא שהוא מחזיק בעמדת מפתח הן בחילוף החומרים האנרגטי והן בוויסות הפונקציות החיוניות".
פרופסור מתיאס זיגלר, המחלקה לביו-רפואה, אוניברסיטת ברגן
NAD הוא כמו סוללה נטענת
כפי שכולנו יודעים: כל תפקודי הגוף תלויים באנרגיה. בלי אנרגיה אנחנו לא יכולים לרוץ, לנשום ולא לחשוב. האנרגיה שהגוף שלנו, או התאים שלנו, צריכים כדי לתפקד מגיעה מהמזון שאנו צורכים. חומרים מזינים, כגון סוכר או שומן, מומרים לצורה אוניברסלית של אנרגיה שהתאים שלנו יכולים להשתמש בה כדי לשמור על כל הפונקציות הדורשות אנרגיה.
"NAD הוא מרכזי בהמרות הללו שכן הוא מתפקד כמו סוללה נטענת. הוא נטען על ידי האנרגיה הנשלפת מהמזון ומעביר אותה כדי לתדלק את כל הפעילויות הסלולריות. חלק חשוב מהעברת האנרגיה הזו מתרחש במבנים תאיים הנקראים מיטוכונדריה, אשר מכונים גם כתחנת הכוח של התא", מסביר זיגלר.
באופן מכריע, NAD תורם גם לתפקודים חיוניים רבים אחרים בכל התא. הוא משמש אות כימי לוויסות אירועים תאיים מרכזיים, כולל ביטוי גנים ותיקון DNA, המתרחשים בגרעין התא.
"מעניין שבמהלך ההזדקנות, ה-DNA שלנו עלול לצבור נזקים אשר, בתורו, יגדילו את הביקוש למולקולות NAD. ואכן, אנו רואים שרמות ה-NAD הסלולריות יורדות ככל שאנו מתבגרים, וההנחה היא שפעילות מוגברת של תיקון DNA היא אחת מהפעולות הסיבות העיקריות לירידה הזו", מסביר זיגלר.
"הבעיה מתעוררת כאשר המיטוכונדריה או מאגר ה-NAD שלהם מושפעים או מקישים על פני תקופות זמן ממושכות".
אבל איך תאים מתמודדים עם הביקוש המוגבר ל-NAD והאם ירידה ברמות ה-NAD גורמת בהכרח למצבים פתולוגיים?
כדי לענות על שאלות אלו, זיגלר וצוותו פיתחו מודלים לחקור כיצד תאים מגיבים לרמות NAD מופחתות כשהן מתרחשות במהלך ההזדקנות.
הם פיתחו בעבר שיטה שאפשרה להם לזהות מולקולות NAD תאיות ופיזורן בתאים חיים. בנוסף, הם יישמו כעת טכניקות אנליטיות מתקדמות, כולל ספקטרומטריית מסה ברזולוציה גבוהה, כדי לחקור את הדינמיקה התאית של תהליכים תלויי NAD. כתוצאה מכך, החוקרים גילו תפקיד לא מוכר עד כה של מיטוכונדריה בשמירה על רמות NAD תאי:
"האברונים הללו משמשים כמאגר NAD שמתמלא כאשר תאים מתפקדים כרגיל, והוא מספק לתא NAD כאשר יש ביקוש מוגבר", מסבירה לנה היילנד, סטודנטית לדוקטורט ומחברת הראשונה של המחקר.
תוך שימוש בשיטות גנטיות טכנולוגיות כמו עריכת גנום CRISPR-Cas9 הם הצליחו לבסס את המנגנונים המולקולריים של האופן שבו המיטוכונדריה מנוגדת לירידה ב-NAD הסלולרית.
"נראה כי רמות ה-NAD הסלולריות נסבלות באופן כללי היטב על ידי התאים", היא אומרת.
"עם זאת, הבעיה מתעוררת כאשר המיטוכונדריה או מאגר ה-NAD שלהם מושפעים או מקישים על פני תקופות זמן ממושכות. לכך עלולות להיות השלכות קטלניות מכיוון שלתאים אין עוד מספיק "קיבולת סוללה" של NAD כדי להניע תהליכים חיוניים ותלויי אנרגיה. ", מוסיף פרופסור זיגלר.
תוספת NAD סיפקה תוצאות מעודדות
מחקרים בשנים האחרונות קבעו כי תפקוד לקוי של המיטוכונדריה ורמות נמוכות של NAD תאי מייצגים מאפיינים של הזדקנות, והפרעות הקשורות לגיל, כגון דמנציה או מחלות ניווניות עצביות.
בהתבסס על הממצאים החדשים שלהם, צוות החוקרים מאמין שצריכה מופרזת של NAD מיטוכונדריאלי עשויה להוות גורם מפתח המוביל לתחנות כוח סלולריות לא מתפקדות ולפיכך למחלות הקשורות להזדקנות.
ואכן, ניסויים קליניים ראשוניים בנורבגיה ובעולם תוך שימוש בגישות תוספות טיפוליות שמטרתן להעלות את רמות ה-NAD סיפקו תוצאות מעודדות.
"אנחנו מאוד נרגשים על כך שגילינו עוד מנגנון שעשוי להיות מעורב בהתפתחות והתקדמות המחלה", אומר היילנד, וזיגלר מסכם:
"המחקר שלנו גם מדגים את החשיבות של מחקר בסיסי לאיתור יעדים מבטיחים להאטת הזדקנות ולטיפול במחלות הקשורות להזדקנות".
התוצאות פורסמו בכתב העת הנודע Nature Metabolism והוצגו במאמר News and Views באותו גיליון.
