Većina neurona u ljudskom mozgu traje ceo život, i to sa dobrim razlogom. Zamršene, dugoročne informacije sačuvane su u složenim strukturnim odnosima između njihovih sinapsi. Izgubiti neurone značilo bi izgubiti tu kritičnu informaciju – to jest, zaboraviti.
Intrigantno je da se neki novi neuroni još uvek proizvode u mozgu odraslih od strane populacije ćelija koje se nazivaju neuralne matične ćelije. Kako mozak stari, međutim, postaje sve manje vešt u pravljenju ovih novih neurona, što je trend koji može imati razorne neurološke posledice, ne samo za pamćenje, već i za degenerativne bolesti mozga kao što su Alchajmerova i Parkinsonova bolest i za oporavak od moždanog udara ili drugih povreda mozga.
Nova studija Stanford Medicine, objavljena 2. oktobra u časopisu Priroda, baca novo svetlo na to kako i zašto neuralne matične ćelije, ćelije iza generisanja novih neurona u mozgu odraslih, postaju manje aktivne kako mozak stari.
Istraživanje takođe sugeriše neke intrigantne sledeće korake u rešavanju pasivnosti starih nervnih matičnih ćelija – ili čak stimulisanja neurogeneze, proizvodnje novih neurona, u mlađim mozgovima kojima je potrebna popravka – ciljanjem na novoidentifikovane puteve koji bi mogli reaktivirati matične ćelije.
Anne Brunet, profesor genetike, i njen tim koristili su CRISPR platforme, molekularne alate koji omogućavaju naučnicima da precizno uređuju genetski kod živih ćelija, da sprovedu potragu za genomima koji se, kada se izbace, povećavaju. aktivacija nervnih matičnih ćelija u kultivisanim uzorcima starih miševa, ali ne i mladih.
„Prvo smo pronašli 300 gena koji imaju ovu sposobnost — što je mnogo“, naglasio je Brunet, profesor Mikel i Timoti Baraket. Nakon što je broj kandidata smanjen na 10, „jedan nam je posebno privukao pažnju“, rekao je Brunet. „To je bio gen za transporter glukoze poznat kao protein GLUT4, što sugeriše da bi povišeni nivoi glukoze ui oko starih nervnih matičnih ćelija mogli da drže te ćelije neaktivnim.“
Postoje delovi mozga, kao što su hipokampus i mirisna lukovica, gde mnogi neuroni imaju kraći život, gde redovno ističu i mogu biti zamenjeni novim, rekao je dr Tajson Ruc, formalni postdoktorant u Bruneovoj laboratoriji i glavni autor lista Nature.
„U ovim dinamičnijim delovima mozga, barem u mladim i zdravim mozgovima“, rekao je on, „novi neuroni se stalno rađaju i prolazniji neuroni se zamenjuju novima“.
Ruetz, sada naučni savetnik i suosnivač ReneuBio-a, razvio je način za testiranje novoidentifikovanih genetskih puteva in vivo, „gde se rezultati zaista računaju“, rekao je Brunet.
Ruetz je iskoristio rastojanje između dela mozga gde se aktiviraju neuralne matične ćelije, subventrikularne zone i mesta na koje se nove ćelije razmnožavaju i migriraju, mirisne lukovice, koja je udaljena mnogo milimetara u mozgu miša.
Nokautiranjem gena transportera glukoze u prethodnim, čekanjem nekoliko nedelja, zatim prebrojavanjem broja novih neurona u olfaktornoj sijalici, tim je pokazao da izbacivanje gena zaista ima aktivirajući i proliferativni efekat na neuralne matične ćelije, što dovodi do značajno povećanje proizvodnje novih neurona kod živih miševa.
Uz vrhunsku intervenciju, primetili su višestruko povećanje novorođenih neurona kod starih miševa.
„To nam omogućava da posmatramo tri ključne funkcije nervnih matičnih ćelija“, rekao je Ruetz. „Prvo, možemo reći da se razmnožavaju. Drugo, možemo videti da migriraju u olfaktornu lukovicu, gde bi trebalo da budu. I treće, možemo videti da formiraju nove neurone na tom mestu.“
Ista tehnika bi se takođe mogla primeniti na studije oštećenja mozga, rekao je Ruetz. „Neuralne matične ćelije u subventrikularnoj zoni su takođe u poslu popravljanja oštećenja moždanog tkiva od moždanog udara ili traumatske povrede mozga.“
Veza sa transporterom glukoze „nalaz je pun nade“, rekao je Brunet. Kao prvo, to sugeriše ne samo mogućnost dizajniranja farmaceutskih ili genetskih terapija kako bi se pokrenuo rast novih neurona u starim ili povređenim mozgovima, već i mogućnost razvoja jednostavnijih intervencija u ponašanju, kao što je ishrana sa niskim sadržajem ugljenih hidrata koja bi mogla da prilagodi količinu glukoze. preuzimaju stare nervne matične ćelije .
Istraživači su pronašli druge provokativne puteve vredne naknadnih studija. Geni koji se odnose na primarne cilije, delove nekih moždanih ćelija koji igraju ključnu ulogu u sensingu i obradi signala kao što su faktori rasta i neurotransmiteri, takođe su povezani sa aktivacijom nervnih matičnih ćelija.
Ovaj nalaz je uverio tim da je njihova metodologija bila efikasna, delom zato što su nepovezani prethodni radovi već otkrili povezanost između organizacije trepetljika i funkcije nervnih matičnih ćelija. Takođe je uzbudljivo jer bi povezanost sa novim tragovima o prenosu glukoze mogla da ukaže na alternativne puteve lečenja koji bi mogli uključiti oba puta, rekao je Brunet.
„Možda postoji interesantno preslušavanje između primarnih cilija – i njihove sposobnosti da utiču na mirovanje matičnih ćelija, metabolizam i funkciju – i onoga što smo pronašli u smislu metabolizma glukoze“, rekla je ona.
„Sledeći korak,“ nastavio je Brunet, „je da se pažljivije pogleda šta ograničavanje glukoze, za razliku od izbacivanja gena za transport glukoze, čini kod živih životinja“.
