Ученые составили первую карту распределения митохондрий в клетках человеческого мозга

Митохондрии мозга — это не просто игроки эпизодических ролей. «Биология мозга, как мы теперь знаем, тесно переплетена с энергетикой мозга», — говорит Мартин Пикард, психобиология из Колумбийского университета в Нью-Йорке и соавтор исследования. А на мозг приходится 20% потребления энергии человеческим телом.

Авторы исследования разделили кусочек замороженного человеческого мозга — от 54-летнего донора, умершего от сердечного приступа, — на 703 крошечных кубика. Каждый кубик имел размеры 3 × 3 × 3 миллиметра.

Команда использовала биохимические и молекулярные методы для определения плотности митохондрий в каждом из 703 образцов. В некоторых образцах исследователи также оценили эффективность митохондрий в производстве энергии.

Чтобы расширить свои выводы за пределы одного мозгового слоя, авторы разработали модель для прогнозирования количества и типов митохондрий во всем мозге. Они ввели в нее данные мозговой визуализации и данные экспериментальных кубиков. Чтобы проверить свою модель, ученые применили ее к другим образцам замороженного среза мозга и обнаружили, что она точно предсказала состав митохондрий образцов.

Результаты модели выявили различия в митохондриальном профиле различных частей мозга. Например, авторы обнаружили, что серое вещество мозга, которое состоит из компактных центральных структур нейронов, имеет более чем на 50% больше митохондрий, чем белое вещество, которое в основном состоит из длинных, несущих сообщения ветвей нейронов. Митохондрии в сером веществе также генерируют энергию более эффективно, чем в белом веществе. Митохондрии в сером веществе коры — морщинистом внешнем слое мозга, который появился позже на эволюционном пути от рептилий к приматам — были особенно эффективны.

Все больше доказательств свидетельствует о том, что митохондрии мозга претерпевают изменения на ранних стадиях некоторых психиатрических заболеваний и возрастных заболеваний мозга, говорит Натали Рошфор, нейробиолог из Эдинбургского университета, Великобритания. Новые данные позволят ученым более подробно изучить митохондриальные изменения в уязвимых областях мозга, говорит она.

Исследователи говорят, что необходимо провести дополнительную работу, чтобы полностью понять митохондриальное разнообразие в мозге и между ними. Команда уже начала более масштабный проект по картированию 9 областей в 500 человеческих мозгах, что позволит ей сравнить митохондрии мозга у людей с неврологическими, психиатрическими и нейродегенеративными расстройствами и без них.