“The brain is the hungriest of your organs, using 20 per cent of your body’s energy”

 IF YOU own a car, you will have noticed the engine getting less efficient with time. The further you drive it,the more fuel it takes to make the same journey –until, eventually, it becomes so underpowered that it needs a physical pash to climb even a gentle hill. Now,itis emerging that much the same is true of the human brain.Microscopic structures called mitochondria,found in every brain cell, are quite literally the engines of our thoughts and feelings.As We age,they find it harder and harder to produce sufficient energy to power our mental activities.Worse, ina similar way to an old car leaving clouds of smoke in its wake,the cell’s powerhouses start generating unwanted waste products that slowly poison your brains. This Means that malfunctioning mitochondria may underlies many of most devastating brain conditions,includingAlzheimer’s, Parkinson’s, Huntington’s and motor neuron disease. According to this “grand unified theory” of neurodegeneration,we could prolong our brain's healthy functioning by recharging our neurons through restoration of their powerhouses. The idea is already inspiring some exciting therapies for age-related brain conditions,with multiple drug candidates under investigation. Some researchers are even exploring the possibility of transplanting healthy mitochondria into damaged, aging brains to re-energise them. “If you keep changing the parts of a car,it can last forever,” saysClaudio Soto, neurologist at the University of TexasHealthScience Center atHouston. “Sowhathappens if we try to do the same with the cell?”As audacious as this sounds,there are already indications that it might just work. Neurodegeneration Is an enormous health burdenand, as the world's population ages, the problem is becoming ever more serious. According to the latest estimates, around 152 million people will be living with dementia by2050,with the major cause being Alzheimer's disease. Parkinson’s disease,thoughtlessly prevalent,is still thought to affect 1 in 37 people over their lifetime.Although Some drugs can ease symptoms and slow the progression of these and certain other neurodegenerative diseases, scientists are desperately searching for a better understanding of the causes of these complex conditions. Microscopic power plants There is a growing realization that mitochondria,the engines inside our cells, could be the key.Aside from the nucleus,these tiny organelles – each just a couple of micrometers in length– are the most complex element of cells.In Deep evolutionary history,they are thought to have existed as independent life forms, before somehow entering bacteria and beginning a mutually beneficial relationship with them. Mitochondria’s ability to generate energy aided the evolution of the multicellular organisms,including humans,that would come to dominate Earth. Today,they are present in each of your cells – except red blood cells –with up to 2 million found in most energetically active ones. Like any power generator,mitochondria need fuel,in this case glucose. They Use this sugar, after some initial processing in the cell’s cytoplasm,to synthesize a molecule called adenosine triphosphate (ATP)that provides usable energy for cellular processes. The brain is the hungriest of all your organs, consuming 20 percent of the body's energy,but comprising just 2 percent of its mass. Neurons Need a huge amount of energy to fuel electrical signaling and the constant fine-tuning of synapses, the junctions between neurons. That Makes them particularly vulnerable to metabolic dysfunction.In Recent decades, evidence has been growing that small disturbances in the efficiency of their mitochondria can trigger big problems. Consider Alzheimer's disease.Is characterized by the build-up of proteins – tangles oftauand amyloid plaques – that appear to be toxic to brain tissue.Historically, this observation has inspired multiple treatments to remove them.Yet several studies show that some people maintain normal cognitive function despite the proteins accumulating in their brains. There are lots of reasons why this might be so, but the most prominent is that these individuals have greater “cognitive reserve”, a sort of spare mental capacity that allows them to cope with more damage before showing signs of mental decline.What's More, almost all treatments that remove plaques and tangles have failed. Despitemany years of research,there is no consensus on what causes Alzheimer's. The possible involvement of mitochondria first came to light in the 1980s,when studies started to suggest that metabolic problems precede the build-up of the protein tangles and plaques associatedwithAlzheimer’s,which then disrupt energy generation further.Brain scan measuring glucose uptake,for example, show that people in the early stages of the conditions have markedly slower metabolism. And post-mortem analyses of people who had Alzheimer’s revealthattheirneuronshave around half as many mitochondria as those of people of the same age without the disease. Likeman New Ideas inscience,this one's taken a while to catch on– and was probably held back by the fixation on protein accumulations as the root cause of Alzheimer’s –butthe research has now reached a critical mass that is hard to ignore. “There’s now a lot of evidence from animal models and cell cultures whichprove thatthere’s reduced mitochondrialfunctionwithAlzheimer’s disease,” saysRehamAbdel-Kader at the German University inCairo, Egypt.Adding weight to this,we have also discovered that the main gene variant known to increase the risk ofAlzheimer’s,ApoE4, reduces the efficiency of mitochondria. One study,for example, found that the neurons in mice with this gene variant produced lessATP, and their memory and ability to learn were compromised. That still leaves the question where protein tangles and plaques come in. According to one leading idea,the stress of meeting the neuron's energy demands causes mitochondria to start producing more waste products,which triggers the production of thailand amyloid. To Make Matters Worse, the cell’s energy crisis may prevent a rapid clean-up of these toxic proteins. “When A cell is metabolically stressed, a lot of the nonessential functions can be slowed down, one of which is clearance of waste macromolecules,” saysYasharKalani at the University ofVirginia. Experiments suggest that these piles of garbage can damage the mitochondria,which contributes to an even greater energy crisis, setting off a vicious cycle that descends into widespread neurodegeneration.Cognitive reserve may help some people cope better with this.But If The Underlying Mechanism does indeed relate to metabolism,that would explain why treatments to remove plaques usually fail to improve cognition in people withAlzheimer’s symptoms. Parkinson’s disease may emerge through similar pathways. The condition is caused by a loss of neurons producing the neurotransmitter dopamine,which is used for communication with the part of the nervous system controlling themuscles.As these neurons die and dopamine dries up, people withParkinson’s struggle to execute precise movements. The cell loss coincides with the build-up of a protein called alpha-synuclein, which forms sticky lumps known as Lewy bodies that are usually associated with Parkinson's.Much Like the research on Alzheimer’s,multiple lines of evidence nowpoint towards mitochondrial dysfunction as the underlying cause of these changes. Suspicions of a link were first aroused by the observation that some people develop Parkinson’s-like symptoms following exposure to certain pesticides, such as rotenone,which are known to impair mitochondrial function. Analysis of these engines behind hereditary cases of Parkinson’s disease bolstered this hypothesis: PINK1, parkinand LRRK2 are all involved in the health and maintenance of mitochondria and their disposal when they are no longer functioning effectively. Once again, it seems that impairments in metabolism might lead to the formation of the toxic proteins in those Lewy bodies,which could cause further stress to the mitochondria. Evidence of mitochondrial dysfunction in Huntington’s disease and amyotrophic lateral sclerosis (a form of motor neuron disease also known as LouGehrig’sdisease)further supports the idea that a dwindling energy supply may be an underlying cause inmost neurodegenerative conditions.And the fact that mitochondrial efficiency drops as we neatly explains why they tend to emerge in later life. Malfunctioning Mitochondria Might also help us understand why long-term inflammation– arising from stress, poor diet or a disrupted immune system– increases vulnerability to neurological illness.Research shows that certain inflammatory chemicals called cytokines impair energy generation in mitochondria and, conversely,that mitochondrial dysfunction can trigger inflammation.In Other Words,inflammation seems to be another cog in the vicious cycle leading to brain deterioration. This idea canals help explain why certain lifestyles appear to slow brain aging (see “How To have a younger brain”, page 40). Unsurprisingly,neuroscientists are already looking forways to bolster struggling mitochondria,with the hope of preventing neurodegeneration or at least slowing its progress once it starts. They Have been excited to discover that a handful of existing drugs may achieve this. One is terazosin, commonly prescribed to treat a urinary problems that arise from enlarged prostate.It Transpires that the drug also binds to an enzyme called PGK1 who is involved in breaking down glucose and producingATP. This boosts the enzyme’s activity and hence the overall productivity of mitochondria. Two related drugs, doxazosin and alfuzosin, offer a similarly unexpected increase to energy production. Energy-boosting drugs The clincher came in 2021 with the discovery that mentaking one of these three treatments for anenlargedprostatehadanupto 37 percent reduce risk of developing Parkinson's compared with those on another drug that didn't boost energy production. “We also found that the longer the people were on these drugs, the lower their risk,” says Jacob Simmering at the University of Iowa.His colleagues are now planning a clinical trial to test the drugs on people who are at high risk of Parkinson’s. And their ambitions don’t end there. “We don’t think this is necessarily a Parkinson’s-specific intervention,” says Simmering. “Given That our metabolism slows as we get older, could we reduce the risk of other age-related diseases through this mechanism? It’s something that we're considering as a plausible idea.” The Harder scientists look for drugs to boost mitochondrial activity,the more they seem to find. Erythropoietin Is another. Despite it being banned in sports, some athletes use it to enhance performance because it increases their number of red blood cells,which carry oxygen to muscles. But animal studies suggest that it can also reverse some of the mitochondrial damage inParkinson’s andAlzheimer’s.Meanwhile, Abdel-Kader is exploring the potential of nitric oxide, a signaling molecule that has been shown to stimulate the growth of mitochondria when present at the right doses. She and her colleague Salma Tammam, also at the German University inCairo,have designed biodegradable nanoparticles to deliver the gas to the brain a controlled way.In Early tests,their team found that nitric oxide improved the memory of mice with a form of neurodegeneration whois similar toAlzheimer’s disease. Mitochondrialtransplants Other researchers have set their sights on an even more ambitious solution to the brain’s energy deficit: a therapy known as mitochondrial transplantation,which involves harvesting organelles from healthy tissue and transferring them into damaged parts of the brain. That May sound far-fetched, but a team led by Karen Nitzana Hadassah University MedicalCenter Jerusalem has found that an injection of healthy mitochondria from humans can improve thememoryandlearning ability ofmicewithanAlzheimer’s-like illness, with cognitive benefits lasting atleast13 days. Furthermore,mitochondrial transplantation is already being trialed inhumans – although not the brain.In 2018,for instance, doctors atBostonChildren’sHospitalinMassachusetts reported successfully using mitochondrial transplantation the heart to aid recovery from oxygen starvation after cardiac surgery. Kalani Is one scientist seeking to use this therapy to treat aging brains.He is first going to test mitochondrial transplantation in people who have had a stroke. The idea is to take a tiny piece of muscle tissue during surgery near the incision site.While the surgeon is operating,this will be centrifuged to extract mitochondria. “It can be done pretty rapidly – in about 20 minutes,” saysKalani.As muscle is rich in mitochondria, a small biopsy could provide around a billion of them. They will then be released directly into the brain through the same catheter used to breakup the blood clot,in attempt help oxygen starved brain tissue recover.If This Works, the same method could be used to release mitochondria into the brains of people with neurodegenerative conditions like Parkinson’s orAlzheimer’s, saysKalani. Onemajor obstacle is getting mitochondria through the walls of blood vessels in the brain, which are notoriously impermeable. To get around this problem,Kalanihas successfully used focused ultrasound to disturb the “blood-brain barrier” spit becomes temporarily more porous.Another possibility is to spray mitochondria into the nose or inhale them through it,where they can travel along the olfactory and trigeminal nerve pathways. “There’s a direct connection,” says Soto, which means the mitochondria would bypass the blood-brain barrier altogether.An Early feasibility study, published in2021,found that this technique reduced the symptoms of Parkinson’s inratswithaversionofthe disease. There is also the question of where to get the mitochondria.Will It be good enough to take them from a patient's muscle, asKalani suggests, or should they come from a healthy donor or be cultivated from stem cells? Each has potential advantages and disadvantages that must be tested.We stillneed to determine the safety of these procedures and the size and duration the benefits, saysKalani.Buthe is optimistic. “Thishashuge potential,”he says. “Ithink the opportunities are very exciting.” It does look thatway.As our understanding grows,we should be able to identify any other ways to keep the hungry “engines of thought” running smoothly. Even If only a few of these succeed,they will provide huge relief for millions of people at risk of developing neurodegenerative conditions. “There is a lot of promise,” says Soto. ❚

اگر ماشین دارید، متوجه شده اید که موتور با گذشت زمان کارایی کمتری دارد. هرچه آن را بیشتر برانید، سوخت بیشتری برای انجام همان سفر مصرف می‌شود – تا اینکه در نهایت آنقدر ضعیف می‌شود که حتی برای بالا رفتن از یک تپه ملایم به یک مسیر فیزیکی نیاز دارد. اکنون، ظاهراً همین امر در مورد مغز انسان نیز صادق است. ساختارهای میکروسکوپی به نام میتوکندری، که در هر سلول مغزی یافت می‌شود، به معنای واقعی کلمه موتور افکار و احساسات ما هستند. با افزایش سن، تولید کافی برای آنها سخت‌تر و سخت‌تر می‌شود. انرژی برای نیرو بخشیدن به فعالیت‌های ذهنی ما. بدتر از آن، مانند یک ماشین قدیمی که ابرهای دود را پشت سر خود می‌گذارد، نیروگاه‌های سلول شروع به تولید مواد زائد ناخواسته می‌کنند که به آرامی مغز شما را مسموم می‌کند. این بدان معناست که میتوکندری های نادرست ممکن است زمینه ساز بسیاری از مخرب ترین شرایط مغزی از جمله آلزایمر، پارکینسون، هانتینگتون و بیماری نورون حرکتی باشد. بر اساس این «نظریه یکپارچه بزرگ» تخریب عصبی، ما می‌توانیم عملکرد سالم مغزمان را با شارژ کردن نورون‌هایمان از طریق بازسازی نیروگاه‌هایشان طولانی‌تر کنیم. این ایده در حال حاضر الهام بخش برخی از درمان‌های هیجان‌انگیز برای بیماری‌های مغزی مرتبط با سن است، با چندین داروی کاندید تحت بررسی. برخی از محققان حتی در حال بررسی امکان پیوند میتوکندری های سالم به مغزهای آسیب دیده و پیر هستند تا دوباره به آنها انرژی بدهند. کلودیو سوتو، متخصص مغز و اعصاب در مرکز علوم سلامت دانشگاه تگزاس در هوستون می‌گوید: «اگر به تعویض قطعات خودرو ادامه دهید، می‌تواند برای همیشه دوام بیاورد. «اگر بخواهیم همین کار را با سلول انجام دهیم، چه اتفاقی می‌افتد؟» هر چقدر هم که این جسورانه به نظر می‌رسد، نشانه‌هایی وجود دارد که ممکن است کار کند. انحطاط عصبی یک بار سلامتی عظیم است و با افزایش سن جمعیت جهان، این مشکل جدی تر می شود. بر اساس آخرین برآوردها، حدود 152 میلیون نفر تا سال 2050 با زوال عقل زندگی خواهند کرد که علت اصلی آن بیماری آلزایمر است. بیماری پارکینسون که بدون فکر شایع است، هنوز هم تصور می شود که از هر 37 نفر 1 نفر را در طول زندگی خود تحت تاثیر قرار می دهد. اگرچه برخی داروها می توانند علائم را کاهش دهند و پیشرفت این بیماری ها و برخی دیگر از بیماری های عصبی را کاهش دهند، دانشمندان به شدت به دنبال درک بهتر علت این بیماری هستند. شرایط پیچیده نیروگاه های میکروسکوپی این درک رو به رشدی وجود دارد که میتوکندری ها، موتورهای درون سلول های ما، می توانند کلید اصلی باشند. جدای از هسته، این اندامک های کوچک - هر کدام فقط چند میکرو متر طول دارند - پیچیده ترین عنصر سلول هستند. در Deep تاریخ تکاملی، تصور می‌شود که آنها قبل از ورود به باکتری‌ها و شروع یک رابطه سودمند متقابل با آنها، به عنوان اشکال زندگی مستقل وجود داشته‌اند. توانایی میتوکندری برای تولید انرژی به تکامل موجودات چند سلولی، از جمله انسان، کمک کرد که بر روی زمین تسلط یافتند. امروزه، این سلول‌ها در هر یک از سلول‌های شما - به جز گلبول‌های قرمز خون - وجود دارند و تا 2 میلیون در بیشتر سلول‌های دارای انرژی فعال وجود دارد. مانند هر مولد برق، میتوکندری به سوخت، در این مورد، گلوکز نیاز دارد. آنها از این قند، پس از پردازش اولیه در سیتوپلاسم سلول، برای سنتز مولکولی به نام آدنوزین تری فسفات (ATP) استفاده می کنند که انرژی قابل استفاده برای فرایندهای سلولی را فراهم می کند. مغز گرسنه ترین اندام شماست و 20 درصد انرژی بدن را مصرف می کند، اما فقط 2 درصد از جرم آن را تشکیل می دهد. نورون ها برای سوخت رسانی به سیگنال های الکتریکی و تنظیم دقیق سیناپس ها، محل اتصال بین نورون ها، به مقدار زیادی انرژی نیاز دارند. در دهه های اخیر، شواهدی در حال افزایش است که نشان می دهد اختلالات کوچک در کارایی میتوکندری آنها می تواند مشکلات بزرگی را ایجاد کند. بیماری آلزایمر را در نظر بگیرید. این بیماری با تجمع پروتئین‌ها – درهم‌تنیدگی پلاک‌های آمیلوئیدی – مشخص می‌شود که به نظر می‌رسد برای بافت مغز سمی هستند. از نظر تاریخی، این مشاهدات الهام‌بخش درمان‌های متعددی برای حذف آنها بوده است. با وجود پروتئین هایی که در مغزشان انباشته شده است، کار می کنند. دلایل زیادی وجود دارد که ممکن است چنین باشد، اما مهم‌ترین آنها این است که این افراد «ذخیره شناختی» بیشتری دارند، نوعی ظرفیت ذهنی مازاد که به آن‌ها اجازه می‌دهد تا قبل از بروز علائم زوال ذهنی با آسیب‌های بیشتری کنار بیایند. تقریباً تمام درمان هایی که پلاک ها و گره ها را از بین می برند شکست خورده اند. علیرغم چندین سال تحقیق، هیچ اتفاق نظری در مورد علت آلزایمر وجود ندارد. درگیری احتمالی میتوکندری برای اولین بار در دهه 1980 آشکار شد، زمانی که مطالعات نشان دادند که مشکلات متابولیک قبل از ایجاد پلاک‌های پروتئینی مرتبط با آلزایمر است که تولید انرژی را بیشتر مختل می‌کند. نشان می دهد که افرادی که در مراحل اولیه این بیماری هستند متابولیسم به طور قابل توجهی کندتر هستند. و تجزیه و تحلیل های پس از مرگ افرادی که آلزایمر داشتند نشان می دهد که نورون های آنها تقریباً نیمی از میتوکندری های افراد هم سن و سال بدون میتوکندری دارند.

بیماری ایده‌های جدید مانند ایده‌های جدید، مدتی طول کشید – و احتمالاً با تثبیت تجمع پروتئین به‌عنوان علت اصلی آلزایمر متوقف شد – اما تحقیقات اکنون به حجم بحرانی رسیده است که نادیده گرفتن آن سخت است. Reham Abdel-Kader از دانشگاه آلمانی قاهره، مصر می گوید: "اکنون شواهد زیادی از مدل های حیوانی و کشت سلولی وجود دارد که ثابت می کند که عملکرد میتوکندری کاهش یافته با بیماری آلزایمر وجود دارد." آلزایمر، ApoE4، کارایی میتوکندری را کاهش می دهد. برای مثال، یک مطالعه نشان داد که نورون‌های موش‌های دارای این نوع ژن کمتر ATP تولید می‌کنند و حافظه و توانایی یادگیری آنها به خطر افتاده است. این هنوز این سوال را باقی می‌گذارد که درهم‌تنیدگی‌ها و پلاک‌های پروتئینی کجا به وجود می‌آیند. طبق یک ایده اصلی، استرس ناشی از برآورده کردن نیازهای انرژی نورون باعث می‌شود که میتوکندری‌ها شروع به تولید مواد زائد بیشتری کنند، که باعث تولید آمیلوئید تایلند می‌شود. برای بدتر کردن اوضاع، بحران انرژی سلول ممکن است از پاکسازی سریع این پروتئین های سمی جلوگیری کند. Yashar Kalani از دانشگاه ویرجینیا می‌گوید: «وقتی یک سلول از نظر متابولیکی تحت فشار قرار می‌گیرد، بسیاری از عملکردهای غیر ضروری را می‌توان کاهش داد، یکی از آنها پاکسازی ماکرومولکول‌های زائد است.» آزمایش‌ها نشان می‌دهند که این انبوه زباله‌ها می‌توانند به میتوکندری آسیب بزنند، که به بحران انرژی بزرگ‌تر کمک می‌کند و چرخه معیوبی را ایجاد می‌کند که منجر به تخریب گسترده عصبی می‌شود. ذخیره شناختی ممکن است به برخی افراد کمک کند تا بهتر با این مشکل کنار بیایند. اما اگر مکانیسم زیربنایی واقعاً این کار را انجام دهد. به متابولیسم مربوط می شود، که توضیح می دهد که چرا درمان های حذف پلاک ها معمولاً در بهبود شناخت در افراد مبتلا به علائم آلزایمر شکست می خورند. بیماری پارکینسون ممکن است از طریق مسیرهای مشابه ظاهر شود. این عارضه به دلیل از دست دادن نورون های تولید کننده انتقال دهنده عصبی دوپامین است که برای ارتباط با بخشی از سیستم عصبی که عضلات را کنترل می کند استفاده می شود. با مرگ این نورون ها و خشک شدن دوپامین، افراد مبتلا به پارکینسون برای انجام حرکات دقیق تلاش می کنند. از دست دادن سلول همزمان با تشکیل پروتئینی به نام آلفا سینوکلئین است که توده های چسبناکی به نام اجسام لویی را تشکیل می دهد که معمولاً با پارکینسون مرتبط هستند. دقیقاً مانند تحقیقات در مورد آلزایمر، شواهد متعددی در حال حاضر به اختلال عملکرد میتوکندری به عنوان زمینه ای اشاره می کند. علت این تغییرات سوء ظن نسبت به ارتباط ابتدا با مشاهده این موضوع ایجاد شد که برخی افراد به دنبال قرار گرفتن در معرض برخی از آفت کش ها مانند روتنون، که به عملکرد میتوکندریایی مختل می شوند، علائمی شبیه پارکینسون پیدا می کنند. تجزیه و تحلیل این موتورها در پشت موارد ارثی بیماری پارکینسون این فرضیه را تقویت کرد: PINK1، parkin و LRRK2 همگی در سلامت و نگهداری میتوکندری ها و دفع آنها در زمانی که دیگر به طور مؤثر کار نمی کنند نقش دارند. بار دیگر، به نظر می رسد که اختلالات در متابولیسم ممکن است منجر به تشکیل پروتئین های سمی در آن اجسام لوی شود که می تواند باعث استرس بیشتر به میتوکندری شود. شواهدی مبنی بر اختلال عملکرد میتوکندری در بیماری هانتینگتون و اسکلروز جانبی آمیوتروفیک (شکلی از بیماری نورون حرکتی که به عنوان بیماری لوگریگ نیز شناخته می‌شود) از این ایده حمایت می‌کند که کاهش منبع انرژی ممکن است یک علت زمینه‌ای در اکثر شرایط عصبی باشد. و این واقعیت که کارایی میتوکندری همانطور که ما به طور منظم توضیح می دهیم که چرا آنها در زندگی بعدی ظاهر می شوند. ناکارآمدی میتوکندری همچنین ممکن است به ما کمک کند تا بفهمیم چرا التهاب طولانی‌مدت – ناشی از استرس، رژیم غذایی نامناسب یا اختلال در سیستم ایمنی – آسیب‌پذیری در برابر بیماری‌های عصبی را افزایش می‌دهد. تحقیقات نشان می‌دهد که برخی از مواد شیمیایی التهابی به نام سیتوکین‌ها تولید انرژی در میتوکندری و برعکس، میتوکندری را مختل می‌کند. اختلال عملکرد می تواند باعث التهاب شود. به عبارت دیگر، به نظر می رسد التهاب یکی دیگر از دندانه های چرخه معیوب است که منجر به زوال مغز می شود. این کانال‌های ایده به توضیح اینکه چرا به نظر می‌رسد برخی از سبک‌های زندگی پیری مغز را کند می‌کنند، کمک می‌کند (به «چگونه مغز جوان‌تری داشته باشیم»، صفحه 40 مراجعه کنید). جای تعجب نیست، دانشمندان علوم اعصاب در حال حاضر به دنبال راه هایی برای تقویت میتوکندری های در حال مبارزه هستند، با این امید که از تخریب عصبی جلوگیری کنند یا حداقل پیشرفت آن را پس از شروع آن کاهش دهند. آنها از کشف این که تعداد انگشت شماری از داروهای موجود ممکن است به این امر دست یابند هیجان زده شده اند. یکی از آنها ترازوسین است که معمولاً برای درمان مشکلات ادراری ناشی از بزرگی پروستات تجویز می شود. مشخص می شود که این دارو همچنین به آنزیمی به نام PGK1 که در تجزیه گلوکز و تولید ATP نقش دارد، متصل می شود. این باعث افزایش فعالیت آنزیم و در نتیجه بهره وری کلی میتوکندری می شود. دو داروی مرتبط، دوکسازوسین و آلفوزوسین، افزایش غیرمنتظره ای مشابه در تولید انرژی ارائه می دهند. داروهای تقویت کننده انرژی این کلینچر در سال 2021 با کشف اینکه مصرف یکی از این سه درمان برای بزرگ شدن پروستات تا 37 درصد خطر ابتلا به پارکینسون را در مقایسه با درمان های پروستات کاهش می دهد.

داروی دیگری که تولید انرژی را افزایش نداد. جاکوب سایمرینگ از دانشگاه آیووا می‌گوید: «ما همچنین متوجه شدیم که هر چه مدت طولانی‌تر افراد از این داروها استفاده کنند، خطر کمتری در آنها وجود دارد.» همکاران او اکنون در حال برنامه‌ریزی آزمایشی بالینی برای آزمایش این داروها بر روی افرادی هستند که در معرض خطر بالای پارکینسون هستند. . و جاه طلبی های آنها به همین جا ختم نمی شود. Simmering می گوید: «ما فکر نمی کنیم که این لزوماً یک مداخله خاص پارکینسون باشد. با توجه به اینکه متابولیسم ما با افزایش سن کاهش می یابد، آیا می توانیم از طریق این مکانیسم خطر ابتلا به سایر بیماری های مرتبط با افزایش سن را کاهش دهیم؟ این چیزی است که ما آن را به عنوان یک ایده قابل قبول در نظر میگیریم.» دانشمندان Harder به دنبال داروهایی برای تقویت فعالیت میتوکندری هستند، هر چه به نظر می رسد بیشتر پیدا می کنند. اریتروپویتین دیگری است. علیرغم ممنوعیت آن در ورزش، برخی از ورزشکاران از آن برای افزایش عملکرد استفاده می کنند زیرا تعداد گلبول های قرمز خون آنها را افزایش می دهد که اکسیژن را به عضلات می رساند. اما مطالعات حیوانی نشان می‌دهد که می‌تواند برخی از آسیب‌های میتوکندری در پارکینسون و آلزایمر را نیز معکوس کند. در همین حال، عبدالقادر در حال بررسی پتانسیل اکسید نیتریک است، یک مولکول سیگنال‌دهنده که نشان داده شده است در صورت وجود در دوزهای مناسب، رشد میتوکندری را تحریک می‌کند. او و همکارش سلما تمام، همچنین در دانشگاه آلمانی قاهره، نانوذرات زیست تخریب‌پذیر را برای رساندن گاز به مغز به روشی کنترل‌شده طراحی کرده‌اند. در آزمایش‌های اولیه، تیم آن‌ها دریافتند که اکسید نیتریک حافظه موش‌ها را با نوعی تخریب عصبی بهبود می‌بخشد. مشابه بیماری آلزایمر پیوندهای میتوکندریایی محققان دیگر راه حلی بلندپروازانه تر برای کمبود انرژی مغز در نظر گرفته اند: درمانی به نام پیوند میتوکندری که شامل برداشت اندامک ها از بافت سالم و انتقال آنها به قسمت های آسیب دیده مغز است. آن ماه مه دور از ذهن به نظر می رسد، اما تیمی به سرپرستی مرکز پزشکی دانشگاه کارن نیتسانا هاداسا در اورشلیم دریافتند که تزریق میتوکندری سالم از انسان می تواند با داشتن مزایای شناختی حداقل 13 روز، حافظه و توانایی یادگیری موش ها را با بیماری های مشابه آلزایمر بهبود بخشد. علاوه بر این، پیوند میتوکندری در حال حاضر در حال آزمایش غیرانسانی است - البته نه مغز. برای مثال، در سال 2018، پزشکان در بیمارستان کودکان بوستون ماساچوست با موفقیت از پیوند میتوکندریایی قلب برای کمک به بهبودی از گرسنگی اکسیژن پس از جراحی قلب استفاده کردند. Kalani یکی از دانشمندانی است که به دنبال استفاده از این روش درمانی برای درمان پیری مغز است. او ابتدا می خواهد پیوند میتوکندری را در افرادی که سکته کرده اند آزمایش کند. ایده این است که یک تکه کوچک از بافت عضلانی در حین جراحی در نزدیکی محل برش برداشته شود. در حالی که جراح در حال عمل است، برای استخراج میتوکندری سانتریفیوژ می شود. Kalani می‌گوید: «این کار را می‌توان خیلی سریع انجام داد - در حدود 20 دقیقه.» از آنجایی که عضله غنی از میتوکندری است، یک بیوپسی کوچک می‌تواند حدود یک میلیارد از آنها را فراهم کند. سپس آنها مستقیماً از طریق همان کاتتری که برای شکستن لخته خون مورد استفاده قرار می گیرد، به مغز رها می شوند تا به بافت مغزی که از اکسیژن گرسنه است، بهبود یابد. کالانی می گوید مانند پارکینسون یا آلزایمر. یکی از موانع اصلی عبور میتوکندری از طریق دیواره رگ های خونی در مغز است که به طور معروف غیرقابل نفوذ هستند. برای غلبه بر این مشکل، Kalani با موفقیت از اولتراسوند متمرکز برای برهم زدن "سد خونی مغزی" استفاده کرده است که تف به طور موقت متخلخل تر می شود. یک امکان دیگر اسپری کردن میتوکندری ها به داخل بینی یا استنشاق آنها از طریق آن است، جایی که آنها می توانند در امتداد بویایی و سه قلو حرکت کنند. مسیرهای عصبی سوتو می‌گوید: «ارتباط مستقیمی وجود دارد، به این معنی که میتوکندری سد خونی-مغزی را به کلی دور می‌زند. یک مطالعه امکان‌سنجی اولیه که در سال 2021 منتشر شد، نشان داد که این روش علائم بیماری پارکینسون در موش‌ها را کاهش می‌دهد. همچنین این سوال وجود دارد که میتوکندری‌ها را از کجا تهیه کنیم. همانطور که کالانی پیشنهاد می‌کند، آیا برداشتن آنها از عضله بیمار به اندازه کافی خوب است یا باید از یک اهداکننده سالم باشد یا از سلول‌های بنیادی کشت شود؟ هرکدام دارای مزایا و معایب بالقوه ای هستند که باید مورد آزمایش قرار گیرند. ما هنوز باید ایمنی این روش ها و اندازه و مدت فواید را تعیین کنیم. Kalani می گوید. اما خوشبین است. او می‌گوید: «این پتانسیل بزرگ است. "فکر می کنم فرصت ها بسیار هیجان انگیز هستند." همانطور که درک ما رشد می‌کند، باید بتوانیم راه‌های دیگری را شناسایی کنیم تا «موتورهای فکر» گرسنه را به آرامی کار کنند. حتی اگر تنها تعداد کمی از این موارد موفق شوند، تسکین زیادی برای میلیون‌ها نفری که در معرض خطر ابتلا به بیماری‌های عصبی هستند، فراهم می‌کنند. سوتو می‌گوید: وعده‌های زیادی وجود دارد. ❚