Η λεπτομερής χαρτογράφηση 1,2 εκατομμυρίων εγκεφαλικών κυττάρων αποκάλυψε ότι δεν γερνούν όλοι οι τύποι κυττάρων με τον ίδιο τρόπο και ότι ορισμένοι που βρίσκονται σε ένα συγκεκριμένο «hot spot» είναι πιο ευαίσθητοι στη διαδικασία της γήρανσης. Αυτό ανοίγει την πόρτα για την ανάπτυξη νέων θεραπειών για ασθένειες του εγκεφάλου που σχετίζονται με την ηλικία.
Καθώς γερνάμε, διάφορα κύτταρα και ιστοί συσσωρεύουν βλάβες. Αν και πρόκειται για μια φυσική διαδικασία, αυτό σημαίνει ότι η βιολογική μας ηλικία μπορεί να διαφέρει από τη χρονολογική μας ηλικία. Η κατανόηση των κυτταρικών αλλαγών που συνοδεύουν τη βιολογική γήρανση μας φέρνει ένα βήμα πιο κοντά στην επιβράδυνση ή τη διαχείριση της διαδικασίας γήρανσης.
Σε μια νέα μελέτη για τη γήρανση του εγκεφάλου, επιστήμονες από το Ινστιτούτο Allen για την Επιστήμη του Εγκεφάλου στο Σιάτλ εντόπισαν συγκεκριμένους τύπους κυττάρων που αλλάζουν καθώς γερνούν, καθώς και ανακάλυψαν ένα «hot spot» όπου συμβαίνουν πολλές από αυτές τις αλλαγές.
«Η υπόθεσή μας είναι ότι αυτοί οι τύποι κυττάρων γίνονται λιγότερο αποτελεσματικοί στο να ενσωματώνουν σήματα από το περιβάλλον μας ή από πράγματα που καταναλώνουμε, και αυτή η απώλεια της αποτελεσματικότητας συμβάλλει με κάποιο τρόπο σε αυτό που γνωρίζουμε ως γήρανση στο υπόλοιπο σώμα μας», δήλωσε η Kelly Jin, PhD, επιστήμονας στο Ινστιτούτο Allen και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Νομίζω ότι αυτό είναι αρκετά εκπληκτικό και θεωρώ αξιοσημείωτο το γεγονός ότι είμαστε σε θέση να βρούμε αυτές τις πολύ συγκεκριμένες αλλαγές με τις μεθόδους που χρησιμοποιούμε».
Η Jin και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν αλληλουχία RNA ενός μεμονωμένου κυττάρου και προηγμένα εργαλεία χαρτογράφησης του εγκεφάλου που αναπτύχθηκαν μέσω της πρωτοβουλίας The BRAIN Initiative του National Institutes of Health (NIH) για τη χαρτογράφηση περίπου 1,2 εκατομμυρίων μεμονωμένων εγκεφαλικών κυττάρων από νεαρά ενήλικα και ηλικιωμένα ποντίκια και των δύο φύλων. Τα «ηλικιωμένα» ποντίκια ήταν 18 μηνών, που σε ανθρώπινα χρόνια αντιστοιχεί σε ηλικία μεταξύ των μέσων 50 και των τελών 60 ετών, ή σε προχωρημένη μέση ηλικία. Οι εγκέφαλοι των ποντικιών επιλέχθηκαν λόγω της ομοιότητάς τους με τους ανθρώπινους εγκεφάλους όσον αφορά τη δομή, τη λειτουργία, τα γονίδια και τους κυτταρικούς τύπους.
Οι ερευνητές χαρτογράφησαν τα κύτταρα σε 16 ευρείες περιοχές του εγκεφάλου – περίπου το 35% του συνολικού όγκου του εγκεφάλου των ποντικών – που επιλέχθηκαν λόγω της γνωστής ευαισθησίας τους σε ασθένειες που σχετίζονται με την ηλικία. Η προσέγγισή τους επέτρεψε στους ερευνητές να προσδιορίσουν τη μοναδική μεταγραφική ανάλυση των κυττάρων (τη συλλογή όλου του RNA που υπάρχει σε ένα κύτταρο σε μια δεδομένη στιγμή) και να τα εξετάσουν για αλλαγές στη γονιδιακή έκφραση που σχετίζονται με την ηλικία.
«Για χρόνια, οι επιστήμονες μελετούσαν τις επιπτώσεις της γήρανσης στον εγκέφαλο κυρίως ένα κύτταρο τη φορά», δήλωσε ο John Ngai, PhD, διευθυντής της πρωτοβουλίας BRAIN. «Τώρα, με καινοτόμα εργαλεία χαρτογράφησης – που κατέστησαν δυνατή η πρωτοβουλία NIH BRAIN Initiative – οι ερευνητές μπορούν να μελετήσουν πώς η γήρανση επηρεάζει μεγάλο μέρος ολόκληρου του εγκεφάλου. Η μελέτη αυτή δείχνει ότι η εξέταση του εγκεφάλου σε πιο σφαιρικό επίπεδο μπορεί να προσφέρει στους επιστήμονες νέες γνώσεις σχετικά με το πώς γερνάει ο εγκέφαλος και πώς οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες μπορούν να διαταράξουν τη φυσιολογική δραστηριότητα της γήρανσης».
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι κυρίως τα γλοιακά κύτταρα, μια κατηγορία κυττάρων που υποστηρίζουν, συνδέουν και προστατεύουν τους νευρώνες του εγκεφάλου, παρουσίασαν σημαντικές αλλαγές στην έκφραση των γονιδίων που σχετίζονται με την ηλικία. Ισχυρά επηρεάστηκαν τα κύτταρα που σχετίζονται με το ανοσοποιητικό σύστημα (μικρογλοία, ολιγοδενδροκύτταρα και μακροφάγα που συνδέονται με τα όρια) και τα εξειδικευμένα γλοιακά κύτταρα που ονομάζονται τανυκύτταρα και επιενδυματικά κύτταρα. Τα τανυκύτταρα βρίσκονται στον υποθάλαμο, κυρίως επενδύοντας την τρίτη κοιλία. Είναι εξαιρετικά μοναδικά, καθώς χρησιμεύουν τόσο ως δομικοί όσο και ως λειτουργικοί φραγμοί μεταξύ του εγκεφάλου και του εγκεφαλονωτιαίου υγρού (ΕΝΥ). Τα επιενδυματικά κύτταρα επενδύουν τον νωτιαίο μυελό και τις κοιλίες του εγκεφάλου, τις κοιλότητες που παράγουν και αποθηκεύουν το ΕΝΥ, και είναι απαραίτητα για τη διατήρηση ενός σταθερού περιβάλλοντος σε αυτές τις δομές, εξασφαλίζοντας τη βέλτιστη λειτουργία των νευρώνων και άλλων κυττάρων.
Συγκεκριμένα, οι ερευνητές διαπίστωσαν αυξημένη έκφραση γονιδίων φλεγμονώδους και ανοσολογικής απόκρισης σε αυτά τα κύτταρα και μειωμένη έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με τη σηματοδότηση και τη δομή των νευρώνων. Οι πιο σημαντικές αλλαγές αφορούσαν κύτταρα κοντά στην τρίτη κοιλία του υποθαλάμου, τα οποία είναι κρίσιμα για τη ρύθμιση ζωτικών φυσιολογικών και συμπεριφορικών διεργασιών, όπως η θερμοκρασία, η πείνα και ο κορεσμός, η δίψα και η ισορροπία υγρών, οι κύκλοι ύπνου-αφύπνισης και οι κιρκάδιοι ρυθμοί.
«Στο σύνολό τους, τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν συστηματικά ένα ευρύ φάσμα κυτταρικών τύπων-ειδικών προτύπων γήρανσης, εντοπίζουν ειδικές για την ηλικία συστάδες κυτταρικών τύπων που παρουσιάζουν μοναδικές αλλαγές στην έκφραση γονιδίων και αναδεικνύουν την περιοχή V3 του υποθαλάμου ως πιθανό σημείο εστίασης για τη γήρανση του εγκεφάλου», δήλωσαν οι ερευνητές.
Οι ερευνητές ελπίζουν ότι τα ευρήματά τους θα οδηγήσουν σε περαιτέρω έρευνα σχετικά με αυτό το νεοανακαλυφθέν hot spot και, ενδεχομένως, στην ανάπτυξη θεραπευτικών ουσιών που επιβραδύνουν ή διαχειρίζονται τη γήρανση του εγκεφάλου και προλαμβάνουν νευροεκφυλιστικές ασθένειες.
«Η γήρανση είναι ο σημαντικότερος παράγοντας κινδύνου για τη νόσο του Alzheimer και πολλές άλλες καταστροφικές εγκεφαλικές διαταραχές», δήλωσε ο Richard Hodes, MD, διευθυντής του Εθνικού Ινστιτούτου Γήρανσης του NIH, ο οποίος όμως δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Τα αποτελέσματα αυτά παρέχουν έναν εξαιρετικά λεπτομερή χάρτη για το ποια εγκεφαλικά κύτταρα μπορεί να επηρεάζονται περισσότερο από τη γήρανση. Αυτός ο νέος χάρτης μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο οι επιστήμονες σκέφτονται για το πώς η γήρανση επηρεάζει τον εγκέφαλο και να αποτελέσει επίσης έναν οδηγό για την ανάπτυξη νέων θεραπειών για ασθένειες του εγκεφάλου που σχετίζονται με τη γήρανση».
[via]
