Un nou studiu aruncă o lumină nouă şi plină de speranţă asupra modului şi motivului pentru care celulele stem neuronale, care stau la baza generării de noi neuroni în creierul adult, devin mai puţin active pe măsură ce creierul îmbătrâneşte. Descoperirea sugerează posibilitatea de a concepe terapii farmaceutice sau genetice pentru a activa producţia de neuroni noi în creierele care îmbătrânesc sau suferă leziuni.
Majoritatea neuronilor din creierul uman durează o viaţă întreagă, şi asta pentru un motiv întemeiat. Informaţiile complexe, pe termen lung, sunt păstrate în relaţiile structurale complexe dintre sinapsel. Pierderea neuronilor ar însemna pierderea acestor informaţii esenţiale - adică uitarea.
În mod curios, unii neuroni noi sunt încă produşi în creierul adult de o populaţie de celule numite celule stem neuronale. Cu toate acestea, pe măsură ce îmbătrâneşte, creierul devine din ce în ce mai puţin capabil să producă aceşti neuroni noi, o tendinţă care poate avea consecinţe neurologice devastatoare, nu doar pentru memorie, ci şi pentru bolile degenerative ale creierului, cum ar fi Alzheimer şi Parkinson, precum şi pentru recuperarea după un AVC (accident vascular cerebral) sau alte leziuni cerebrale.
Oamenii de ştiinţă de la Stanford Medicine au demonstrat, la şoareci, că eliminarea genelor transportoare de glucoză a avut un efect activator şi proliferativ asupra celulelor stem neurale.
Noul studiu, publicat marţi, în revista Nature, aruncă o lumină nouă şi plină de speranţă asupra modului şi motivului pentru care celulele stem neuronale, care stau la baza generării de noi neuroni în creierul adult, devin mai puţin active pe măsură ce creierul îmbătrâneşte.
Cercetarea sugerează, de asemenea, următorii paşi interesanţi în abordarea pasivităţii celulelor stem neuronale vechi - sau chiar stimularea neurogenezei, producţia de neuroni noi, în creierele mai tinere care au nevoie de reparaţii - prin vizarea căilor nou identificate care ar putea reactiva celulele stem.
Laboratorul Stanford a utilizat platformele CRISPR, instrumente moleculare care permit oamenilor de ştiinţă să editeze cu precizie codul genetic al celulelor vii, pentru a efectua o căutare la nivelul întregului genom a genelor care, atunci când sunt eliminate, cresc activarea celulelor stem neuronale, în probe cultivate de la şoareci bătrâni, dar nu şi de la cei tineri.
„Am găsit mai întâi 300 de gene care aveau această capacitate - ceea ce este foarte mult”, scrie într-un articol al universităţii, Anne Brunet, profesor de genetică la Stanford.
După ce au restrâns candidaţii la 10, una dintre gene a atras în mod special atenţia cercetătorilor. Este vorba despre gena pentru transportorul de glucoză, cunoscută sub numele de proteina GLUT4, sugerând că nivelurile ridicate de glucoză în şi în jurul celulelor stem neuronale bătrâne ar putea menţine aceste celule inactive, explică prof. Brunet.
Creiere dinamice
Există părţi ale creierului, cum ar fi hipocampul şi bulbul olfactiv, în care mulţi neuroni au o viaţă mai scurtă, expirând în mod regulat, şi putând fi înlocuiţi de neuroni noi, a precizat Tyson Ruetz, un cercetător post-doctoral în laboratorul Stanford şi autorul principal al cercetării publicate în Nature.
„În aceste părţi mai dinamice ale creierului, cel puţin în cazul creierelor tinere şi sănătoase”, a spus el, «noi neuroni se nasc în mod constant, iar neuronii mai tranzitorii sunt înlocuiţi de alţii noi».
Laboratorul a dezvoltat o modalitate de a testa in vivo căile genetice nou identificate.
Echipa a studiat partea creierului în care sunt activate celulele stem neurale, zona subventriculară, şi locul în care noile celule proliferează şi migrează, bulbul olfactiv, care se află la mulţi milimetri distanţă în creierul unui şoarece.
Ei au eliminat genele transportatoare de glucoză, şi apoi au numărat, după câteva săptămâni, numărul de neuroni noi din bulbul olfactiv. Echipa a demonstrat că eliminarea genei a avut într-adevăr un efect activator şi proliferativ asupra celulelor stem neuronale, ducând la o creştere semnificativă a producţiei de neuroni noi la şoarecii vii.
Cu intervenţia de top, ei au observat o creştere de peste două ori a neuronilor nou-născuţi la şoarecii bătrâni.
Cercetătorii au observat trei funcţii cheie ale celulelor stem neurale. În primul rând, au stabilit că acestea proliferează. În al doilea rând, au observat că migrează către bulbul olfactiv, acolo unde ar trebui să se afle. Şi în al treilea rând, au putut vedea că formează noi neuroni în acea zonă.
Aceeaşi tehnică ar putea fi, de asemenea, aplicată la studiile privind leziunile cerebrale, spune Ruetz. Celulele stem neuronale din zona subventriculară sunt, de asemenea, implicate în procesele de reparare a leziunilor ţesutului cerebral de la AVC sau a leziunilor cerebrale traumatice, spune cercetătorul
O descoperire plină de speranţă
Conexiunea cu transportorul de glucoză „este o descoperire plină de speranţă”, spune Brunet. În primul rând, aceasta sugerează nu numai posibilitatea de a concepe terapii farmaceutice sau genetice pentru a activa creşterea de noi neuroni în creierele îmbătrânite sau care au suferit leziuni, ci şi posibilitatea de a dezvolta intervenţii comportamentale mai simple, cum ar fi o dietă săracă în carbohidraţi care ar putea ajusta cantitatea de glucoză absorbită de celulele stem neuronale bătrâne.
Cercetătorii au descoperit şi alte căi provocatoare care merită să fie studiate în continuare. Genele legate de cilia primară, părţi ale unor celule cerebrale care joacă un rol esenţial în detectarea şi prelucrarea semnalelor, cum ar fi factorii de creştere şi neurotransmiţătorii, sunt, de asemenea, asociate cu activarea celulelor stem neurale.
Această constatare a reasigurat echipa că metodologia lor a fost eficientă, în parte pentru că lucrările anterioare neînrudite au descoperit deja asocieri între organizarea ciliatelor şi funcţia celulelor stem neurale. De asemenea, asocierea cu noile piste privind transmiterea glucozei ar putea indica căi alternative de tratament care ar putea angaja ambele căi, a mai indicat prof. Brunet.
„Ar putea exista o interacţiune interesantă între cilia primară şi capacitatea lor de a influenţa latenţa, metabolismul şi funcţia celulelor stem, şi ceea ce am descoperit legat de metabolismul glucozei”, spune ea.
În continuare, cercetătorii îşi propun să analizeze mai îndeaproape efectele restricţionării glucozei, comparativ cu eliminarea genelor pentru transportul glucozei, la animalele vii.
