Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι το 93% των λιπιδίων στον εγκεφαλικό ιστό κατανέμεται διαφορετικά στη λευκή και φαιά ουσία, στον υποφλοιό, στους οπτικούς και κινητικούς φλοιούς και στον προμετωπιαίο φλοιό, ο οποίος είναι υπεύθυνος για τη λήψη αποφάσεων, την κοινωνική συμπεριφορά και άλλες λειτουργίες.
Οι ανωμαλίες στα λιπίδια του εγκεφάλου τείνουν να συμβαίνουν σε ψυχικές και γνωστικές διαταραχές, επομένως η χαρτογράφηση αυτών των μορίων θα βοηθήσει στην απόκτηση περισσότερων πληροφοριών σχετικά με τη νόσο. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature Communications.
Ένα κύριο συστατικό του εγκεφαλικού ιστού, τα λιπίδια είναι λιπαρές ενώσεις που αποτελούν το 35-40% όλων των μορίων στα κυτταρικά σώματα της φαιάς ουσίας και έως και το 78% των περιβλημάτων μυελίνης των νευραξόνων στη λευκή ουσία. Τα λιπίδια του εγκεφαλικού ιστού είναι πολύ διαφορετικά και περιλαμβάνουν χοληστερόλη, ενώσεις που περιέχουν φώσφορο, όπως φωσφολιπίδια και σφιγγολιπίδια, και άλλα μόρια.
Κατανομή της χοληστερόλης στον ανθρώπινο εγκέφαλο.
Δεδομένου ότι τα λιπίδια εμπλέκονται στο μεταβολισμό και την ανάπτυξη των νευρώνων, τη διανομή σημάτων μεταξύ των κυττάρων και τον έλεγχο των φλεγμονωδών διεργασιών, ανωμαλίες στη σύνθεση των λιπιδίων έχουν συσχετιστεί με γνωστικές διαταραχές, όπως ο αυτισμός, η σχιζοφρένεια και η νόσος Αλτσχάιμερ.
Ωστόσο, η σχέση μεταξύ του λιπιδοσώματος και των δομικών χαρακτηριστικών του εγκεφαλικού ιστού παραμένει ελάχιστα κατανοητή, περιορίζοντας τη χρήση των λιπιδίων ως μοριακών δεικτών για την ανίχνευση εγκεφαλικών ασθενειών.
Ερευνητές από το Ινστιτούτο Επιστήμης και Τεχνολογίας Skolkovo και οι συνάδελφοί τους δημιούργησαν τον πρώτο χάρτη λιπιδίων του ανθρώπινου εγκεφάλου στον κόσμο. Μελέτησαν δείγματα εγκεφαλικού ιστού από τέσσερα υγιή άτομα και αξιολόγησαν τη λιπιδική σύνθεση σε 75 διαφορετικά μέρη του εγκεφάλου.
Τα λιπίδια στα δείγματα ταυτοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας, η οποία επιτρέπει τον προσδιορισμό της δομής ενός μορίου από την αναλογία μάζας προς φορτίο και το σχέδιο κίνησής του σε ένα μαγνητικό πεδίο.
Οι ερευνητές βρήκαν συνολικά 419 διαφορετικά λιπίδια, τα περισσότερα από αυτά (93%) άνισα κατανεμημένα στα διάφορα μέρη του ανθρώπινου εγκεφάλου. Για παράδειγμα, ο υποφλοιός (το παλαιότερο μέρος του εγκεφάλου), οι κινητικοί και οπτικοί φλοιοί είχαν σχετικά υψηλά επίπεδα χοληστερόλης, ενώ ο προμετωπιαίος φλοιός που είναι υπεύθυνος για περίπλοκη κοινωνική συμπεριφορά και λήψη αποφάσεων είχε σχετικά χαμηλά επίπεδα χοληστερόλης.
Δεδομένου ότι τα περισσότερα λιπίδια βρίσκονται στα έλυτρα της μυελίνης, η ομάδα έλεγξε εάν η περιεκτικότητα σε μυελίνη σε ένα συγκεκριμένο μέρος του εγκεφάλου επηρέαζε. Η πλούσια σε μυελίνη λευκή ουσία αποδείχθηκε ότι περιέχει κυρίως κεραμίδια, δύο κατηγορίες φωσφολιπιδίων και λιπίδια με κορεσμένα λιπαρά οξέα. Δεδομένου ότι η κύρια λειτουργία της λευκής ουσίας είναι να μεταδίδει σήματα μέσω αξόνων, αυτοί οι τύποι λιπιδίων πιστεύεται ότι είναι απαραίτητοι για τον ιστό να εκτελέσει τη λειτουργία του.
Τα λιπίδια πολυακόρεστων λιπαρών οξέων επικρατούσαν στη φαιά ουσία, η οποία περιέχει συγκέντρωση κυτταρικών σωμάτων και όχι άξονες και ουσιαστικά καθόλου μυελίνη. Αυτό υποδηλώνει ότι τέτοια μόρια μπορεί να είναι σημαντικά για την επεξεργασία σημάτων στα κύτταρα.
«Στο μέλλον, σκοπεύουμε να διερευνήσουμε διεξοδικά το υποφλοιώδες λιπιδόσωμα που καλύφθηκε μόνο εν μέρει από αυτήν την έρευνα και να μελετήσουμε δείγματα εγκεφάλου από ασθενείς με διάφορες ψυχικές διαταραχές.
«Η πιθανή πλήρης “«”αποκωδικοποίηση” των λιπιδίων θα μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα τη φύση της ψυχικής ασθένειας και τον αντίκτυπό της στη δομή και τη λειτουργία του εγκεφάλου», δήλωσε η Maria Osetrova, ερευνήτρια μηχανικός στο Skoltech Neuro Center.
Άλλοι οργανισμοί που συμμετείχαν σε αυτήν την έρευνα ήταν το Κρατικό Πανεπιστήμιο της Μόσχας Lomonosov, το Ομοσπονδιακό Ερευνητικό Κέντρο Χημικής Φυσικής Semenov της RAS (Μόσχα), το Πανεπιστήμιο της Λειψίας (Γερμανία) και το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης.
Περισσότερες πληροφορίες: Maria Osetrova et al, Lipidome atlas of the adult human brain, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-48734-y.
