Mokslininkų atradimas stulbina: atrastas baltymas gali atjauninti senstančias smegenis

Vėlesniame gyvenimo etape nervų kamieninės ląstelės (NSC), iš kurių susidaro pilnai susiformavę neuronai, tampa vis labiau neaktyvios – tarsi išeitų „į pensiją“ po ilgo tarnavimo. Kai šių ląstelių veikla silpsta, pamažu ima ryškėti pažintinių funkcijų silpnėjimas – prastėja atmintis, mokymosi gebėjimai, dėmesio koncentracija.

Vienas pagrindinių NSC veiklos silpnėjimo veiksnių yra DNR galuose esančių telomerų – apsauginių dangtelių – nusidėvėjimas. Kiekvieną kartą ląstelei dalijantis, telomeros trumpėja, ilgainiui tai riboja ląstelės gebėjimą augti ir dalytis, didėja ląstelių žuvimo tikimybė. Dėl to mažėja ir naujų neuronų gamyba.

Nacionalinio Singapūro universiteto (NUS) mokslininkų komanda nusprendė detaliau ištirti šiuos procesus ir paieškoti būdo, kaip „atgaivinti“ pavargusias nervų kamienines ląsteles.

„Sutrikęs nervų kamieninių ląstelių atsinaujinimas jau seniai siejamas su neurologiniu senėjimu. Nepakankamas šių ląstelių atsinaujinimas trukdo formuotis naujoms ląstelėms, kurios būtinos mokymuisi ir atminties funkcijoms palaikyti“, – aiškina cheminės biologijos specialistas Derrickas Sek Tong Ongas iš NUS. Pasak jo, nors ankstesni tyrimai rodė, kad sutrikusią nervų kamieninių ląstelių regeneraciją iš dalies galima atkurti, iki šiol prastai buvo suprantami patys pagrindiniai šio proceso mechanizmai.

Derindami žmogaus nervų kamieninių ląstelių tyrimus laboratorijoje ir bandymus su pelėmis, mokslininkai išskyrė vieną svarbų baltymą – ciklino D prisijungiantį myb tipo transkripcijos faktorių 1 (DMTF1). Transkripcijos faktoriai, tokie kaip DMTF1, prisijungia prie DNR ir įjungia arba išjungia tam tikrus genus, taip reguliuodami ląstelių veiklą.

Nors pats DMTF1 baltymas mokslo pasauliui nėra naujiena, jo reikšmė nervų kamieninėms ląstelėms iki šiol nebuvo žinoma. Tyrėjai nustatė, kad jauname ir sveikame smegenų audinyje DMTF1 yra kur kas daugiau. Dirbtinai padidinus DMTF1 kiekį, nervų kamieninės ląstelės aktyviau augo ir dalijosi – tai rodo, kad šis baltymas gali padėti atkurti jaunesniam smegenų amžiui būdingą natūralią neuronų gamybą.

Nors sutrumpėjusios telomeros, kaip paaiškėjo, prisideda prie mažėjančio DMTF1 kiekio, bandymai parodė, kad dirbtinai padidinus DMTF1 lygį, telomerų ilgis nepasikeičia. Tai reiškia, kad DMTF1 tarsi apeina telomerų nusidėvėjimo sukeltus ribojimus ir leidžia ląstelėms vėl aktyviau daugintis neprailginant pačių telomerų.

Konkrečiai DMTF1 aktyvuoja du pagalbinius genus – Arid2 ir Ss18. Šie genai skatina ląstelių augimą, įjungdami kitus genus, kurie atstato biologinį ciklą, būtina naujų neuronų susidarymui. Taip užsiveda sudėtinga molekulinė grandinė, leidžianti senstančioms kamieninėms ląstelėms vėl aktyviau daugintis.

Toks išsamus supratimas apie procesus ląstelių ir genų lygmeniu leidžia tikėtis, kad ateityje bus įmanoma juos ir valdyti – pavyzdžiui, kuriant terapijas, skatinančias neuronų augimą nepaisant žmogaus amžiaus.

„Mūsų rezultatai rodo, kad DMTF1 gali prisidėti prie nervų kamieninių ląstelių dauginimosi senstant smegenims“, – teigia NUS neurobiologė Liang Yajing. Tačiau tyrėjai pabrėžia, kad nors atrastas procesas yra labai reikšmingas, daryti skubotas išvadas dar anksti. Dabartiniai duomenys gauti atliekant bandymus laboratorijoje ir su gyvūnų modeliais, todėl kol kas tik spėjama, kad tokiu būdu būtų galima saugiai ir veiksmingai padidinti naujų neuronų gamybą žmogaus smegenyse.

Vis dėlto dabar, kai šis mechanizmas jau identifikuotas, būsimi tyrimai galės remtis šiais rezultatais. Teoriškai manipuliuodami DMTF1 kiekiu mokslininkai galėtų bent iš dalies atsukti atgal įprastai smegenis apimantį senėjimo procesą, tačiau tai kol kas tik hipotezė, kurią reikia nuosekliai patikrinti.

Ateities darbai, pasak tyrėjų, turėtų apimti išsamesnę analizę, kaip tiksliai DMTF1 būtų galima panaudoti atstatant nervų kamieninių ląstelių aktyvumą ir ar tai realiai pagerintų mokymosi bei atminties funkcijas. Tokie bandymai pirmiausia turėtų būti atliekami su gyvūnais, nes DMTF1 susijęs su ląstelių augimu – per didelis ląstelių dauginimasis gali didinti navikų, įskaitant smegenų vėžį, riziką.

Šis tyrimas papildo vis gausėjantį mokslinių darbų rinkinį, nagrinėjantį, kaip sensta smegenys ir ką būtų galima padaryti, kad šį procesą sulėtintume, sustabdytume ar net iš dalies pakeistume. Jau dabar žinoma, kad smegenų sveikatai palankūs gyvenimo būdo veiksniai – visavertė mityba ir reguliarus fizinis aktyvumas – gali padėti išsaugoti geresnę pažintinę funkciją vyresniame amžiuje. Vis dėlto viliojanti idėja medikamentais ar kitomis priemonėmis „atjauninti“ senstančias smegenų ląsteles išlieka tolimoje perspektyvoje.

Senstančios smegenys yra jautresnės pažinimo sutrikimams, neurodegeneracinėms ligoms ir demencijai. Nors šiame darbe šie sutrikimai tiesiogiai nebuvo tirti, atrasti mechanizmai gali padėti geriau suprasti įprastą, su amžiumi susijusį smegenų senėjimą ir ilgainiui prisidėti prie tokių būklių prevencijos ar gydymo strategijų.

„Suprasdami nervų kamieninių ląstelių regeneracijos mechanizmus, sukuriame tvirtesnį pagrindą tolesniems su amžiumi susijusio pažintinio nuosmukio tyrimams“, – pabrėžia Ongas.