Znajdź zawartość

By w czasie rozwoju mózgu muszek owocowych utrzymać barierę krew-mózg w nietkniętym stanie, tworzące ją komórki gleju zwielokrotniają liczbę chromosomów w jądrze, czyli przechodzą poliploidyzację (Genes and Development). Naukowcy z Instytutu Badań Biomedycznych Whiteheada stwierdzili, że gdy mózg larw owocówek rośnie, instruuje komórki gleju okołoneuronalnego, by tworzyły kopie genomów. Sądzimy, że może to być taka sama strategia rozwojowa jak w innych kontekstach, gdy trzeba szczelnej warstwy zewnętrznej, a organ musi urosnąć [jak ma to np. miejsce w przypadku ludzkiego łożyska czy skóry] - podkreśla Terry Orr-Weaver. Poliploidyzacja to doskonały sposób, bo pozwala na zwiększenie rozmiarów tworzących barierę komórek bez pełnego podziału. Podział mógłby rozerwać ścisłe połączenia między komórkami, a to, jak można się domyślić, byłoby prawdziwą katastrofą. Kiedy Yingdee Unhavaithaya, jeden z członków zespołu, blokował tworzenie kopii chromosomów w gleju larw muszek owocowych, podczas wzrostu mózgu dochodziło do rozpadu bariery krew-mózg. Glej nie był w stanie dostosować się do wzrostu ochranianego narządu. Poliploidyzacja jest na tyle elastyczna, że może się zaadaptować nawet do nietypowego wzrostu mózgu, np. w związku z nowotworami, i bariera krew-mózg zachowuje swoją integralność. Amerykanie podkreślają, że w jakiś sposób rosnąca masa mózgu informuje glej, że należy zwiększać ploidię, ale tylko w stopniu koniecznym do utrzymania ścisłych połączeń między komórkami. Unhavaithaya uważa, że przeprowadzone eksperymenty rzucają nieco światła na organogenezę. Widzimy, jak różne tkanki próbują wspólnie stworzyć narząd właściwej wielkości. Jednym ze sposobów jest otrzymanie instrukcji z rosnącej tkanki, aby pozostałe mogły odpowiednio przeskalować własną wielkość, dostosowując się do proporcji tkanek w organizmie.

Komórki gleju pełnią wiele różnych funkcji, m.in. stanowią zrąb dla neuronów mózgu, chronią je, odżywiają czy współtworzą barierę krew-mózg. Teraz okazało się, że nie są zwykłym klejem (ich nazwa pochodzi od gr. glia - klej), ale w znacznym stopniu odpowiadają za plastyczność mózgu. Wpływają na działanie synaps i w ten sposób pomagają segregować informacje potrzebne do uczenia. Komórki gleju są jak nadzorcy. Regulując synapsy, kontrolują przepływ danych między neuronami i oddziałują na przetwarzanie informacji oraz proces uczenia - tłumaczy Maurizio De Pittà, doktorant z Uniwersytetu w Tel Awiwie. Opiekunem naukowym De Pitty był prof. Eshel Ben-Jacob. Współpracując z kolegami z USA i Francji, student stworzył pierwszy na świecie model komputerowy, uwzględniający wpływ gleju na synaptyczny transfer danych. De Pittà i inni domyślali się, że glej może odgrywać ważną rolę w pamięci i uczeniu, ponieważ tworzące go komórki występują licznie zarówno w hipokampie, jak i korze mózgowej. Na każdy neuron przypada tam od 2 do 5 komórek gleju. Aby potwierdzić swoje przypuszczenia, naukowcy zbudowali model, który uwzględniał wyniki wcześniejszych badań eksperymentalnych. Wiadomości przesyłane w sieciach mózgu powstają w neuronach, ale glej działa jak moderator decydujący, które informacje zostaną przesłane i kiedy. Może albo wywołać przepływ informacji, albo zwolnić aktywność synaps, gdy staną się nadmiernie pobudzone. Jak nadmienia prof. Ben-Jacob, wygląda na to, że glej jest dyrygentem, który dąży do optymalnego działania mózgu. Wbrew pozorom, przydatność modelu De Pitty nie ogranicza się wyłącznie do lepszego zdefiniowania funkcji gleju, ponieważ może zostać wykorzystany np. w mikrochipach, które naśladują sieci występujące w mózgu czy podczas badań nad padaczką i chorobą Alzheimera. W przypadku epilepsji glej wydaje się nie spełniać funkcji modulujących, a w przebiegu demencji nie pobudza przekazywania danych.

Studium naukowców z Karolinska Institutet ujawniło, w jaki sposób po uszkodzeniu ośrodkowego układu nerwowego tworzą się blizny. Dotąd przez ponad wiek uznawano, że odpowiadają za to komórki gleju. Teraz okazało się, że blizny rdzenia kręgowego są w dużej mierze wynikiem działania perycytów, czyli komórek związanych z siecią małych naczyń krwionośnych (są one stosunkowo słabo zróżnicowane i dlatego mogą być wbudowywane w naczynia dla ich wzmocnienia). Urazy mózgu lub rdzenia rzadko wygajają się całkowicie, co prowadzi do pogorszenia ich funkcjonowania. Uraz ośrodkowego układu nerwowego powoduje, że część neuronów zostaje zastąpiona tkanką bliznowatą. Ze względu na obecność dużej liczby komórek glejowych (rozplem) często stosowano termin "blizna glejowa". Mimo że o samym zjawisku wiedziano od ponad wieku, naukowcy stale toczyli dyskusję nt. funkcji tkanki bliznowatej OUN. Istnieją jednak wskazówki, że blizna stabilizuje tkankę, lecz jednocześnie hamuje regenerację uszkodzonych włókien nerwowych. W najnowszym badaniu, którego wyniki opublikowano w piśmie Science, zespół prof. Jonasa Friséna wykazał, że większość komórek blizny w obrębie rdzenia kręgowego to nie komórki glejowe, ale pochodne perycytów. Akademicy wykazali, że krótko po urazie perycyty zaczynają się dzielić, dając początek masie tkanki łącznej. Migruje ona w kierunku miejsca urazu, by tam utworzyć sporą część blizny. Ekipa Friséna ujawniła też, że perycyty są niezbędne do odzyskania integralności tkanki. Gdy opisany proces nie zachodzi, zamiast blizny tworzą się otwory. Szwedzi podkreślają, że przez lata specjaliści próbowali modulować tworzenie się blizny po urazie ośrodkowego układu nerwowego. Odkrycie nieznanego wcześniej krytycznego mechanizmu powinno znacznie ułatwić regenerację i rehabilitację. Naukowcy będą jednak musieli zdobyć więcej informacji o manipulowaniu zachowaniem perycytów.

Eksperci z nowojorskiego College'u Medycznego Alberta Einsteina testowali na chorych cierpiących na migreny urządzenie przenośne, które bazuje na pojedynczej aplikacji impulsu magnetycznego; Amerykanie odwołali się do techniki przezczaszkowej stymulacji magnetycznej. Okazało się, że w 40% przypadków pacjenci przez 2 godziny nie odczuwali później bólu. Aparat do sTMS (od ang. single-pulse transcranial magnetic stimulation) nie wywołuje żadnych poważnych skutków ubocznych i bez problemu można z niego korzystać w domu. Wystarczy przyłożyć urządzenie do potylicy i nacisnąć guzik. Choć to duży postęp w porównaniu do dużych i kosztownych poprzedników, autorzy studium przestrzegają, że trzeba przeprowadzić badania, które pozwolą ustalić optymalną i bezpieczną częstotliwość aplikowania kolejnych dawek. Najprawdopodobniej urządzenie przerywa w mózgu aktywność elektryczną, związaną z objawami poprzedzającymi migrenę z aurą. Przed napadem bólu u chorych pojawiają się m.in. zaburzenia wzrokowe. Pacjent widzi zygzaki, błyski, niekiedy doświadcza ubytków pola widzenia. Nie wiadomo, co stanowi podłoże aury, ale eksperci sądzą, że najpierw przez korę i glej przemieszcza się fala pobudzenia, za którą podąża fala hamowania. Prowadzi to do depolaryzacji receptorów bólowych opon mózgowych. Wiele wskazuje na to, że sTMS przerywa opisane zjawisko. W eksperymencie wzięło udział 201 osób z 18 ośrodków medycznych na terenie USA. Przez trzy miesiące miały one używać w domu urządzenia, przy czym połowa (99 ochotników) otrzymała fałszywe aparaty. Kiedy pojawiały się pierwsze oznaki napadu, należało przyłożyć urządzenie poniżej kości potylicznej i w odstępnie 30 sekund zaadministrować sobie 2 impulsy. Okazało się, że prawdziwy impuls magnetyczny z aparatu był znacznie skuteczniejszy od procedury placebo: po 2, 24 i 48 godzinach większa liczba osób nie doświadczała po nim bólu. Po dwóch godzinach od zaaplikowania dawki o dobrym samopoczuciu wspominało 39% przedstawicieli grupy sTMS i 22% członków grupy placebo. Różnice we wskaźniku reakcji utrzymywały się nadal po dobie (29% vs. 16%) oraz dwóch (27% vs. 13%). Każdy ochotnik mógł zastosować aparat przed 3 atakami (to procedura powszechnie stosowana podczas badania skuteczności leków przeciwmigrenowych). Dr Richard B. Lipton podkreśla, że metoda wykorzystana przez zespół jest nieinwazyjna. Impuls podaje się bowiem w ściśle wyznaczonym rejonie, w odróżnieniu od leków działających układowo. Szczegółowe wyniki badań zespołu z College'u Medycznego Alberta Einsteina ukazały się w piśmie The Lancet Neurology.

Po eksperymentach na myszach wydaje się, że w przyszłości będzie można leczyć zespół Downa jeszcze w łonie matki. Skoro wstrzykiwanie pewnych białek po urodzeniu zapobiega degeneracji neuronów, czemu nie zastosować ich wcześniej? Człowiek z zespołem Downa ma dodatkową kopię chromosomu 21. Mysz z podobnymi objawami upośledzenia motoryczno-poznawczego cierpi na trisomię fragmentu chromosomu 16. W 2007 roku zespół Craiga Garnera z Uniwersytetu Stanforda odkrył, że związki hamujące aktywność jednego z neuroprzekaźników – kwasu gamma-aminomasłowego (GABA) – poprawiają funkcjonowanie pamięciowe osób z zespołem Downa. Inhibitory GABA występują m.in. w wyciągach z miłorzębu japońskiego. W ramach wcześniejszych badań ustalono, że u chorych z trisomią 21. chromosomu nieprawidłowo funkcjonują komórki gleju. Ich zadanie polega m.in. na odżywianiu i ochronie komórek nerwowych. W przypadku zespołu Downa astrocyty wytwarzają za mało neuroprotekcyjnych białek NAP (NAPVSIPQ) i SAL (SALLRSIPA), które stanowią aktywne krótsze fragmenty innych protein, a mianowicie białka neuroprotekcyjnego zależnego od aktywności (ADNP) oraz czynnika neurotroficznego zależnego od aktywności (ADNF). Zarówno same czynniki, jak i ich krótsze pochodne chronią przed niedoborem glukozy, niedokrwieniem, toksycznym wpływem alkoholu etylowego, ekscytotoksycznością (czyli uszkadzaniem i zabijaniem neuronów przez glutaminian i przypominające go związki chemiczne), niedoborem ApoE (apolipoproteiny E) czy blokadą aktywności elektrycznej. Gdy do hodowli neuronów osoby z zespołem Downa doda się NAP i SAL, następuje wyraźna poprawa ich działania. Mając to na uwadze, zespół Catherine Spong z Narodowych Instytutów Zdrowia wstrzyknął białka samicom, które znajdowały się na półmetku ciąży z trisomicznymi młodymi. Po urodzeniu małe gryzonie rozwijały się w tym samym tempie, co zdrowe zwierzęta, np. w podobnym czasie uczyły się reagować na stymulację dotykową (Obstetrics and Gynecology). Amerykanie utrzymują, że w znacznym stopniu udało im się wyeliminować opóźnienia rozwojowe. Co więcej, w mózgach myszek, które przeszły terapię prenatalną, stwierdzono prawidłowe stężenie czynnika ADNP. Obecnie ekipa Spong stara się dociec, czy w wyniku iniekcji udało się zapobiec nie tylko opóźnieniu rozwoju ruchowego, ale i zaburzeniom uczenia.

Astrocyty, największe komórki gleju, który tworzy zrąb dla neuronów, a także chroni je i odżywia, zmieniają po zetknięciu z limfocytami T kształt i podejmują z nimi walkę (PLoS One). W normalnych okolicznościach astrocyty, zaangażowane w tworzenie bariery krew-mózg, przekaźnictwo nerwowe, fagocytozę czy regenerację, przypominają gwiazdę. Kiedy jednak komórki układu odpornościowego atakują zarażone jakimś wirusem astrocyty, ich drobne wypustki wycofują się, by uformować jedną dużą, skierowaną na limfocyt. Badacze z Board of Governors Gene Therapeutics Research Institute w Centrum Medycznym Cedars-Sinai przypuszczają, że komórka gwiaździsta przystępuje do samoobrony, pochłaniając limfocyt T. Dalsze badania procesów komórkowych i molekularnych prowadzących do tych zmian mogą wpłynąć na nasze rozumienie i leczenie infekcji i nowotworów mózgu, a także chorób neurodegeneracyjnych – wyjaśnia dr Pedro Lowenstein, dyrektor Instytutu. Neurolodzy sądzą, że ich doniesienia wpłyną na leczenie, m.in.: AIDS, zakażenia wirusem gorączki zachodniego Nilu czy chorób autoimmunologicznych. Zdobycie jak najszerszej wiedzy na ten temat jest bardzo istotne, ponieważ omawiane zjawiska dotyczą ośrodkowego układu nerwowego, a więc mózgu i rdzenia (astrocyty, czyli glej gwiaździsty, występują bowiem tylko tutaj).