Normalno starenje je obično povezano sa padom pamćenja, iako je nejasno koji faktori igraju ulogu. U novoj studiji, istraživači su proučavali specifične interneurone, koji služe kao komunikacioni centri koji povezuju druge neurone, u regionima mozga koji su važni za učenje i pamćenje.
Povećanje starosti dovodi ljude u opasnost, bilo da je to zbog normalnog smanjenja kognitivnih sposobnosti ili zbog postoperativnih kognitivnih poremećaja. U poslednjem slučaju, deficiti mogu trajati mnogo meseci nakon operacije, posebno kada su pacijenti stariji od 60 godina. Nažalost, osnovni ćelijski mehanizmi koji uzrokuju ova oštećenja su uglavnom nepoznati.
Prethodne studije su pokazale da se oblast mozga koja je povezana sa učenjem i pamćenjem — hipokampus — smanjuje sa godinama. Pored toga, utiču i nivoi molekula gama-aminobuterne kiseline, ili GABA, i nekih interneurona koji ga oslobađaju.
U ovoj studiji, istraživači su se fokusirali na interneurone hipokampusa u specifičnom regionu, nazvanom hilus dentatnog girusa, koje karakteriše njihova ekspresija somatostatina. Ovaj hormon ima sposobnost da se suprotstavi efektima hormona rasta na drugim mestima u telu.
„U prošlosti, drugi istraživači su otkrili da je jedna od razlika između pacova sa kognitivno oštećenim i neoštećenim pacovima to što su prvi imali manji broj somatostatin pozitivnih interneurona u hilusu zupčastog girusa“, rekao je Uve Rudolf (GNDP), profesor komparativnih bionauka. „Želeli smo da dalje istražimo da li je gubitak ovih neurona zaista odgovoran za kognitivne deficite i da li bi na taj način mogao poslužiti kao model starenja u hipokampusu.“
Istraživači su smanjili broj somatostatin pozitivnih interneurona u hipokampusu miševa korišćenjem toksina. Oni su ubrizgali ovaj toksin u zupčani hilus, tako da bi se toksin eksprimirao samo u interneuronima pozitivnim na somatostatin, ubijajući približno 50% ovih ćelija. Počevši 3 nedelje kasnije, sproveli su studije ponašanja kako bi testirali sposobnosti učenja i pamćenja miševa.
Miševi su prošli tri vrste testova: da li mogu da pamte i razlikuju nove objekte od poznatih, da se kreću lavirintima koristeći svoja kratkoročna sećanja i da koriste svoje prostorno učenje da pronađu skrivenu platformu u bazenu vode. U sva tri slučaja, miševi koji su imali smanjen nivo interneurona pozitivnih na somatostatin su se borili u poređenju sa onima koji nisu primili toksin.
Istraživači su takođe tražili promene u ćelijskim signalima do kojih dolazi zbog nižih nivoa interneurona pozitivnih na somatostatin. Da bi to uradili, fokusirali su se na mikrogliju, ćelije imuniteta koje su među prvima koje reaguju kada nešto krene naopako u mozgu.
„Pogledali smo aktivaciju mikroglija, što je obeležje upale koja je povezana sa starenjem i oštećenjem pamćenja“, rekao je Rajasekar Nagarajan, postdoktorski istraživač u laboratoriji Rudolph. „Videli smo povećanu aktivaciju mikroglije u hipokampusu miševa kojima je ubrizgan toksin, čak i izvan zupčastog girusa.“
Pored određivanja statusa mikroglije, tim je izmerio protein koji se zove neurotrofni faktor iz mozga, koji je aktivan u hipokampusu i igra ulogu u dugoročnom pamćenju. Otkrili su da postoje niži nivoi BDNF u tkivu hipokampusa miševa ubrizganih toksinom. Štaviše, istraživači su takođe otkrili da ovi miševi imaju manje hipokampalnih dendritičkih bodlji, koje su ključne za učenje i pamćenje.
Za istraživače nije iznenađujuće da su rezultati viđeni kod miševa ubrizganih toksinom u suštini isti kao kod starijih miševa koji su bili stari 18–19 meseci i koji nisu bili ubrizgani toksinom.
„Miševi stari 18 meseci odgovaraju starosti od približno 60 godina kod ljudi. To se otprilike uklapa u vremensku tačku u kojoj znamo da ljudi češće razvijaju neurokognitivne deficite kao odgovor na operaciju i anesteziju“, rekao je Rudolf. „Naši rezultati su pokazali da je upotreba ovog toksina za smanjenje broja interneurona pozitivnih na somatostatin dovoljna da izazove efekte koji liče na kognitivne deficite u starenju.“
Istraživači su uzbuđeni što mogu da koriste ove tehnike za istraživanje defekata povezanih sa starenjem bez čekanja da miševi ostare, što je skup i dugotrajan poduhvat. „Koristicemo ovu metodu kao model za testiranje koja eksperimentalna jedinjenja mogu da se koriste za prevenciju ili preokretanje starosnih i postoperativnih kognitivnih oštećenja“, rekao je Nagarajan.
Rad „Genetička ablacija GABAergičnih interneurona pozitivnih na somatostatin dentat Hilar je dovoljna da izazove kognitivno oštećenje“ objavljen je u časopisu Molekularna neurobiologija.
