Znajdź zawartość

Nowe neurony powstają w mózgach do 10. dekady życia. Dotyczy to również osób z chorobą Alzheimera (ChA). Naukowcy z Uniwersytetu Illinois w Chicago badali pośmiertnie tkankę mózgu osób w wieku 79-99 lat. Okazało się, że neurogeneza zachodzi do późnego wieku. Co więcej, Amerykanie zauważyli, że nowe neurony powstają także u ludzi z łagodnymi zaburzeniami poznawczymi (ang. mild cognitive impairment, MCI) i z ChA. W porównaniu do zdrowych osób, neurogeneza jest w ich przypadku znacząco ograniczona. Badanie zespołu z Uniwersytetu Illinois po raz pierwszy zapewniło dowody, że w tkance hipokampalnej starszych ludzi, także tych cierpiących na choroby oddziałujące na hipokamp, występuje znacząca liczba nerwowych komórek macierzystych i rozwijających się neuronów. Odkryliśmy, że aktywna neurogeneza występuje u ludzi, którzy przekroczyli dziewięćdziesiątkę już jakiś czas temu. Interesujące jest to, że widzieliśmy nowe neurony u pacjentów z ChA i zaburzeniami poznawczymi - opowiada prof. Orly Lazarov. Lazarov ustaliła także, że bez względu na zakres zmian patologicznych, osoby, które lepiej wypadały w testach poznawczych, w chwili śmierci miały w hipokampie więcej rozwijających się neuronów. Niższy stopień neurogenezy wiąże się więc raczej z objawami spadku możliwości poznawczych i pogorszeniem plastyczności synaptycznej niż ze stopniem zmian patologicznych w mózgu. Wpływ patologii i neurogenezy jest złożony i [obecnie] nie rozumiemy dokładnie, jak te dwa procesy są ze sobą połączone. Oczywiste jest jednak, że występuje tu duże zróżnicowanie osobnicze. Lazarov jest zafascynowana terapeutycznymi możliwościami swojego odkrycia. Fakt, że w hipokampie seniorów znaleźliśmy nerwowe komórki macierzyste i nowe neurony, oznacza, że jeśli znajdziemy sposób wspomagania neurogenezy, np. za pomocą jakiegoś drobnocząsteczkowego związku, będziemy w stanie spowolnić albo zapobiec spadkowi formy poznawczej. Dotyczy to zwłaszcza początkowych faz choroby, kiedy wszelkie interwencje są najbardziej skuteczne. Autorzy publikacji z pisma Cell Stem Cell analizowali tkanki hipokampa 18 osób w średnim wieku 90,6 r. Dzięki barwieniu wykryli średnio ok. 2000 nerwowych komórek progenitorowych i ok. 150 tys. rozwijających się neuronów na mózg. Liczba namnażających się komórek była znacząco niższa u osób z MCI i ChA. Amerykanie chcą sprawdzić, czy nowe neurony, które powstają w mózgach starszych osób, zachowują się tak samo, jak nowe neurony w młodszych mózgach. Nadal nie wiemy wielu rzeczy o procesie dojrzewania nowych neuronów i funkcji neurogenezy w starszych mózgach, dlatego trudno powiedzieć, w jakim stopniu może to znosić skutki zaburzeń poznawczych i choroby Alzheimera. « powrót do artykułu

Neurogeneza, czyli proces powstawania nowych neuronów, zachodzi w ludzkich mózgach nawet w wieku 87 lat. Do takich wniosków doszli hiszpańscy naukowcy, którzy badali mózgi niedawno zmarłych osób. W ostatnich latach naukowcy nie byli zgodni co do neurogenezy. Zastanawiano się m.in., jak długo (do jakiego wieku) zjawisko to się utrzymuje i jakich ewentualnie regionów mózgu dotyczy. Sporo badań dotyczyło hipokampa, ponieważ to część mózgu najsilniej związana z pamięcią, a logika podpowiada, że do magazynowania nowych wspomnień potrzebne są nowe neurony. Poza tym hipokamp to jedna ze struktur, które ulegają uszkodzeniu w przebiegu chorób neurodegeneracyjnych. W zeszłym roku międzynarodowa grupa naukowców stwierdziła, że neurogeneza w hipokampie kończy się wraz z dzieciństwem. W artykule, który ukazał się w piśmie Nature Medicine, zespół Maríi Llorens-Martín z Center for Networked Biomedical Research on Neurodegenerative Diseases (CIBERNED) w Madrycie dowodzi, że to nieprawda i neurogeneza utrzymuje się do bardzo zaawansowanego wieku. Wcześniejsze badania wykazały, że na wczesnych etapach rozwoju komórki nerwowe zawierają DCX – białko związane z mikrotubulami, charakterystyczne dla migrujących neuronów (ang. doublecortin). Hiszpanie opierali się na tej informacji. Badano ludzi, od których śmierci minęło maksymalnie 10 godzin. Ich mózgi umieszczano w roztworze, który podtrzymuje świeżość tkanki nerwowej. Pobierano cienkie wycinki hipokampa i oglądano je pod mikroskopem w poszukiwaniu DCX. Akademicy podkreślają, że do 9. dekady życia włącznie u zdrowych neurologicznie osób w zakręcie zębatym, który wchodzi w skład formacji hipokampa, identyfikowano liczne niedojrzałe neurony (komórki z DCX). Neurogeneza występowała w mózgach ludzi, którzy zmarli w wieku 43-87 lat. Te same testy przeprowadzono na ludziach, którzy mieli chorobę Alzheimera (ChA). Tutaj znaleziono jednak niewiele przykładów neurogenezy, co sugeruje, że ChA nie tylko pozbawia pacjentów starych wspomnień, ale i nie dopuszcza do powstawania nowych. W tym przypadku liczba i proces dojrzewania neuronów pogarszały się wraz z postępami choroby. Tłumacząc, czemu wyniki są inne od opublikowanych w zeszłym roku, ekipa Llorens-Martín powołuje się na połączenie ścisłej procedury pozyskiwania tkanek do badań i najnowocześniejszych technologii. « powrót do artykułu

Podczas badań na myszach wykazano, że wyeliminowanie białka neurofibrominy 1 nasila powstawanie nowych neuronów z nerwowych komórek progenitorowych (neurogenezę) oraz skraca czas, po jakim antydepresanty zaczynają działać. W ciągu życia neurogeneza zachodzi w pewnym rejonie hipokampa. Niestety, zmniejsza się z wiekiem i pod wpływem stresu. Wcześniejsze badania wykazały, że pod wpływem terapii depresji proces można na nowo pobudzić. Zespół doktora Luisa Parady z University of Texas Southwestern przyglądał się neurogenezie po usunięciu genu neurofibrominy 1 (Nf1) z nerwowych komórek progenitorowych (ang. neural progenitor cells, NPCs) dorosłych myszy. Okazało się, że zwiększyło to liczbę i przyspieszyło dojrzewanie nowych neuronów w hipokampie. U zmutowanych myszy ograniczenie objawów depresji oraz lęku następowało już po tygodniu farmakoterapii, a u zwierząt z grupy kontrolnej na poprawę trzeba było poczekać znacznie dłużej. Nasze badania jako jedne z pierwszych demonstrują wykonalność zmieniania nastroju przez bezpośrednią manipulację neurogenezą u dorosłych - cieszy się dr Renee McKay. Chcąc sprawdzić, czy zmiany w zachowaniu myszy pozbawionych Nf1 są długoterminowe, Amerykanie zbadali 8-miesięczne osobniki za pomocą szeregu testów. W porównaniu do innych gryzoni, mutanty wykazywały mniej objawów lęku i były bardziej oporne na wpływ łagodnego stresu przewlekłego. Zjawisko to występowało nawet wtedy, gdy myszom nie podawano antydepresantów. Wystarczyła sama delecja genu. Zwykle neurofibromina 1 zapobiega niekontrolowanemu wzrostowi komórkowemu. Mutacje w genie Nf1 wywołują nerwiakowłokniakowatość typu 1. Ponieważ gen Nf1 jest duży - prawidłowe białko składa się aż z 2818 aminokwasów - w ok. połowie przypadków mamy do czynienia z nową mutacją, a nie dziedziczeniem w obrębie rodziny.

Betacellulina (BTC), białko wytwarzane przez naczynia krwionośne mózgu, może wspomóc regenerację przy pourazowym uszkodzeniu mózgu lub w przebiegu jakiejś choroby, np. demencji. Okazuje się, że u myszy BTC stymuluje mózgowe komórki macierzyste, by się dzieliły i tworzyły nowe neurony. Neurogeneza - powstawanie nowych neuronów - jest u ssaków ograniczona głównie do okresu prenatalnego i tuż po urodzeniu, jednak wykazano, że dzięki 2 niszom komórek macierzystych może zachodzić również w dorosłym mózgu. Nisze dostarczają neurony do opuszki węchowej, która odpowiada za powonienie i do zaangażowanego w pamięć i uczenie hipokampa (tutaj trafiają komórki z zakrętu zębatego formacji hipokampa). Nisze wytwarzają różne sygnały, które kontrolują tempo podziału komórek macierzystych i wpływają na to, do jakich komórek się one zróżnicują. W zwykłych warunkach komórki macierzyste z tych okolic wytwarzają neurony, ale w odpowiedzi na uraz, np. udar, mają tendencję do przekształcania się w glej, co prowadzi do powstawania blizn. Nisze komórek macierzystych w mózgu nie są dobrze poznane, ale wydaje się, że los komórek macierzystych kontroluje wiele współdziałających czynników. Sądzimy, że czynniki te są doskonałe wyważane, by precyzyjnie kontrolować liczbę nowych neuronów, które mają zaspokoić rozmaite zapotrzebowania zdrowego narządu. W przypadku urazu bądź choroby komórki macierzyste nie radzą sobie ze zwiększonym zapotrzebowaniem albo kosztem długoterminowych napraw, traktują priorytetowo kontrolę [świeżych] uszkodzeń - opowiada dr Robin Lovell-Badge z brytyjskiego Medical Research Council. Naukowcy pracowali na modelu mysim. Badali wpływ BTC, które powstaje w komórkach naczyń krwionośnych w obrębie nisz, na tempo neurogenezy. Okazało się, że betacellulina stanowi sygnał dla neuroblastów (komórek macierzystych neuronów i komórek gleju), by zaczęły się dzielić. Podanie gryzoniom dodatkowego BTC zwiększyło liczbę komórek macierzystych, prowadząc do powstania wielu nowych neuronów. Kiedy zwierzętom zaadministrowano przeciwciała blokujące aktywność BTC, neurogeneza została zahamowana. Ponieważ betacellulina powoduje, że komórki macierzyste przekształcają się raczej w neurony niż w glej, można ją wykorzystać w medycynie regeneracyjnej. W przyszłości akademicy zamierzają zbadać funkcje BTC w zdrowym mózgu oraz sprawdzić, jaką funkcję w uszkodzonym mózgu spełnia samo białko, a także BTC w połączeniu z przeszczepem nerwowych komórek macierzystych.

Najnowsze badania sugerują, że żywe w horrorach i mitach przekonanie, iż spożywanie młodej krwi odmładza nie jest całkiem pozbawione podstaw. A opublikowanego w Nature artykułu dowiadujemy się, że gdy młodym myszom podano krew starszych osobników, ich komórki mózgowe zachowywały się tak, jakby były starsze. Zauważono też efekt odwroty - „odmłodzenie" komórek mózgowych starszych myszy, którym podano krew młodszych zwierząt. To sugeruje, że pogarszanie się z wiekiem funkcjonowania mózgu może być częściowo spowodowane czynnikami związanymi z krwią. Naukowcy użyli par młodych i starych myszy, wykorzystując technikę parabiozy, podczas której chirurgicznie zszywa się zwierzęta tak, by rozwinęły wspólny układ krwionośny. Po pięciu tygodniach od zszycia myszy zauważono uderzające skutki dla młodego i starego mózgu. U młodszych myszy doszło do zmniejszenia produkcji nowych neuronów, zwiększenia liczby stanów zapalnych w mózgu oraz mniejszej aktywności synaps. U starszych osobników zaobserwowano wzrost liczby nowych neuronów, mniej zapaleń i większą aktywność synaps. Naukowcy postanowili też sprawdzić, czy wpływa to na zachowanie myszy. W osobnym badaniu wstrzyknęli młodym myszom plazmę pozyskaną od starych osobników i vice versa. Okazało się, że młode straciły zdolność do wykonywania niektórych zadań związanych z uczeniem się i zapamiętywaniem, a u starych zdolności te uległy poprawie. Jako, że komórki krwi obcej myszy nie mogły dostać się do mózgu innego osobnika ze względu na istnienie bariery krew-mózg, naukowcy doszli do wniosku, iż za obserwowane efekty odpowiadają molekuły obecne w krwi. Porównując ponad 60 chemokin, białka wydzielane przez komórki, zidentyfikowali takie, które były odpowiedzialne za efekty występujące w starej krwi. Gdy podali jedną z nich - CCL11 - młodej myszy, doszło u niej do mniejszej produkcji neuronów, gorszego funkcjonowania pamięci i zmniejszenia możliwości uczenia się. Richard Ransohoff, dyrektor Neuroinflamation Research Center w Cleveland Clinic, który nie brał udziału w badaniach, mówi, że ich wyniki są niezwykle zaskagujące, gdyż sugerują, że na proces neurogenezy mogą mieć wpływ czynniki spoza mózgu. Rensohoff spekuluje, iż znaczenie może mieć fakt, komórki macierzyste dające początek nowym neuronom żyją w mikrośrodowisku, które jest bardzo mocno związane z naczyniami krwionośnymi.

Neurolodzy z Uniwersytetu w Cambridge wykazali we współpracy z amerykańskim Narodowym Instytutem Starzenia, że bieganie stymuluje mózg do wytwarzania istoty szarej, co zwiększa zdolności poznawcze jednostki. Zaledwie parę dni joggingu oznacza pojawienie się setek tysięcy nowych neuronów, nic więc dziwnego, że ludzie potrafią sobie lepiej przypominać fakty z przeszłości, nie myląc ich ze sobą (Proceedings of the National Academy of Sciences). Naukowcy podkreślają, że to umiejętność kluczowa dla uczenia się. Dodają, że neurogeneza zachodzi w zakręcie zębatym - rejonie związanym z tworzeniem i przywoływaniem wspomnień. Wszystko wskazuje więc na to, że nie tylko bieganie, ale i inne ćwiczenia dotleniające pozwalają spowolnić związane z wiekiem pogorszenie funkcjonowania poznawczego lub zwyczajnie utrzymać dotychczasową dobrą formę. Wiemy, że ćwiczenia mogą być dobre dla zdrowego działania mózgu, ale nasze studium wskazuje na konkretny mechanizm tego efektu – cieszy się Timothy Bussey. Neurolodzy nie wiedzą, czemu ćwiczenia wyzwalają przyrost substancji szarej, ale przypuszczają, że ma to związek ze zwiększonym dopływem krwi lub wyższymi stężeniami hormonów, które wydzielają się wskutek aktywności fizycznej. Nie wykluczają też, że ruch redukuje stres, hamujący neurogenezę za pośrednictwem kortyzolu. Brytyjczycy i Amerykanie badali dwie grupy myszy: jedna miała stały dostęp do kołowrotka, a druga (kontrolna) wiodła nieruchawy tryb życia. Podczas krótkiej sesji treningowej gryzoniom wyświetlano umieszczone obok siebie dwa identyczne kwadraty. Jeśli zwierzę dotknęło nosem figury po lewej, otrzymywało cukrową tabletkę. Po dotknięciu kwadratu z prawej nic się nie działo. Po wstępnym treningu myszy brały udział we właściwym teście pamięciowym. Oczywiście, im częściej szturchały nosem lewy kwadrat, tym więcej punktów zdobywały. Na początku figury były od siebie oddalone o 30 cm, potem jednak umieszczano je coraz bliżej, aż prawie stykały się bokami. W ten sposób neurolodzy chcieli sprawdzić, jak dobrze myszy potrafią odróżnić bardzo podobne wspomnienia. Biegające gryzonie przebywały dziennie dystans 24 km. W teście wypadały one niemal 2-krotnie lepiej od zwierząt z grupy kontrolnej. Ich przewaga stawała się szczególnie dobrze widoczna na dalszych etapach eksperymentu, gdy kwadraty się prawie zlewały. Na tym etapie badania dwa formowane przez myszy wspomnienia były bardzo podobne. Kiedy musiały dokonać takiego porównania, dodatkowe neurony naprawdę robiły wielką różnicę – wyjaśnia Bussey. Myszy z grupy kontrolnej wypadały coraz gorzej, ponieważ ich wspomnienia stawały się zbyt podobne, by dało się je odróżnić. Kiedy badacze próbowali zmylić zwierzęta, obracając kwadrat po lewej, biegające myszy szybciej orientowały się w przebiegu zdarzeń. Próbki tkanki mózgowej wykazały, że u aktywnych gryzoni doszło do zwiększenia objętości istoty szarej. W zakręcie zębatym hipokampa w każdym milimetrze sześciennym pojawiło się ok. 6 tys. nowych neuronów.

Umiejętność zapamiętywania nowych porcji danych może zależeć nie tylko od tego, jak wiele razy mamy z nimi kontakt, lecz także od tego, czy mózg usunie informacje zapisane wcześniej w jego pamięci krótkotrwałej - uważają naukowcy z japońskiego Uniwersytetu w Toyamie. O odkryciu poinformowało prestiżowe czasopismo Cell. Aby mózg zarejestrował nowe wspomnienia, najpierw muszą one trafić do hipokampa - centrum pamięci krótkotrwałej. Jeżeli będą powtarzane dostatecznie wiele razy lub - na drodze nieustalonych bliżej zjawisk - mózg uzna je za ważne, zostają one przepisane do centrów pamięci trwałej, takich jak kora nowa. Dzięki serii eksperymentów na szczurach japońscy badacze ustalili ważne szczegóły na temat działania tymczasowego "bufora wspomnień", jakim jest hipokamp. Zespół Kaoru Inokuchiego traktował mózgi zwierząt wysokimi dawkami promieniowania. Ku zaskoczeniu badaczy okazało się, że ekspozycja na ten czynnik blokuje powstawanie nowych neuronów (co akurat nie zaskoczyło nikogo), lecz także prowadzi do utrwalenia połączeń pomiędzy neuronami hipokampa, co objawiało się wydłużeniem okresu przechowywania wspomnień należących do pamięci krótkotrwałej. Kolejny etap eksperymentu polegał na skłanianiu zwierząt do ćwiczeń. Metoda ta, znana ze swojej zdolności do stymulacji rozwoju nowych neuronów (neurogenezy), miała na celu wywołanie reorganizacji hipokampa i wytworzenie nowych połączeń pomiędzy komórkami nerwowymi. Jak się okazało, szczurom z badanej grupy rzeczywiście udawało się zapamiętywać więcej, lecz stawało się to kosztem usunięcia części danych z hipokampa i ich przeniesienia do obszarów odpowiedzialnych za pamięć długotrwałą. Zwiększona neurogeneza wywołana przez ćwiczenia mogła przyśpieszyć usuwanie wspomnień z hipokampa i równocześnie ułatwiać ich transfer do kory nowej, ocenia Inokuchi. Pojemność pamięci hipokampa jest ograniczona, ale dzięki ćwiczeniom mogliśmy zwiększyć [ogólną pojemność mózgu], zaznacza też badacz. Jednocześnie, jak podkreśla, może to oznaczać, że upośledzenie neurogenezy może prowadzić do zapełnienia hipokampa i zablokowania powstawania nowych wspomnień. Należy zaznaczyć, że badania prowadzone przez japońskich naukowców dotyczyły wyłącznie wspomnień związanych ze strachem. Autorzy liczą jednak, że podobne mechanizmy powinny dotyczyć także bardziej "przyjaznych" sygnałów.

Dolne odcinki układu pokarmowego dorosłych można stymulować związkami przypominającymi serotoninę, tak by wytwarzały nowe neurony jelitowego układu nerwowego. To szansa na odzyskanie zdrowia dla osób z wrodzonym bądź nabytym niedoborem/brakiem komórek nerwowych, który wywołuje wiele chorób (The Journal of Neuroscience). To pierwszy raz, kiedy leczenie preparatem serotoninopodobnym spowodowało dodawanie neuronów do jelitowego układu nerwowego – zaznaczają autorzy badań: Mintsai Liu i Michael D. Gershon z Columbia University. Kiedyś uznawano, że neurogeneza ma miejsce jedynie podczas rozwoju płodowego. Teraz wiadomo, że odbywa się głównie w dwóch rejonach dorosłego mózgu i jak się okazało, również w jelitowym układzie nerwowym (ang. enteric nervous system, ENS). Od ponad 40 lat naukowcy zdają sobie sprawę z tego, że jelita zawierają wysokie stężenia serotoniny (5-HT, 5-hydroksytryptaminy), która reguluje ich ruchy. Nic więc dziwnego, że opracowany niedawno lek na zaparcia i zespół jelita drażliwego Tegaserod obrał na cel receptory serotoniny typu 4. – 5-HT4. Są one sprzężone z białkami Gs, a ich aktywacja powoduje wzrost stężenia cAMP wewnątrz komórki. Amerykańskie studium wykazało, że receptory 5-HT4 i serotonina odgrywają ważną rolę w regulacji neuronów powstających w jelitach po urodzeniu. By udowodnić, że to prawda, naukowcy porównali neurogenezę u myszy pozbawionych tego typu receptorów z myszami wyposażonymi w nie. Gryzonie bez receptorów 5-HT4 miały prawidłową liczbę neuronów po urodzeniu, potem jednak przybywało ich znacznie mniej. Kiedy zwykłym zwierzętom podano lek stymulujący aktywność 5-HT4, sprzyjało to powstawaniu nowych neuronów enterycznych i chroniło już istniejące.

Ćwiczenia fizyczne poprawiają nie tylko kondycję ciała, ale i mózgu. Dzieje się tak, ponieważ sprzyjają pojawianiu się nowych neuronów, czyli neurogenezie, w obszarze związanym z pamięcią i jej utratą. W badaniach na myszach wykazano, że młode komórki nerwowe pojawiały się w zakręcie zębatym hipokampa (fascia dentata). Jest to region, którego dotyczy zaczynająca się u większości ludzi po 30. roku życia związana z wiekiem utrata pamięci. Obrazowanie mózgu za pomocą rezonansu magnetycznego pomogło udokumentować procesy zachodzące w centralnym układzie nerwowym myszy. To samo urządzenie wykorzystano do skanowaniu ludzkiego mózgu przed i po gimnastyce. Zaobserwowano podobne zjawisko, co oznacza, że u naszego gatunku wysiłek fizyczny również sprzyja neurogenezie w obrębie zakrętu zębatego (Proceedings of the National Academy of Sciences). Żadne z wcześniejszych badań nie analizowało systematycznie różnych fragmentów hipokampa i nie zidentyfikowało regionu pozostającego pod największym wpływem aktywności ruchowej — opowiada dr Scott Small, neurolog z Centrum Medycznego Columbia University. Fred Gage z Salk Institute w La Jolla jako pierwszy wykazał, że ćwiczenia mogą doprowadzać do rozwoju nowych neuronów w mysim odpowiedniku zakrętu zębatego. Potem zespół naukowców wspólnie pracował nad metodą pomiaru przepływu krwi przez ludzki mózg, który śledzono za pomocą MRI. Odkąd u myszy odkryto opisane wyżej zjawisko, chcieliśmy określić, jak gimnastyka wpływa na objętość krwi przepływającej przez hipokamp u ludzi. Do eksperymentu zaangażowano 11 dorosłych. Przez 3 miesiące ćwiczyli oni intensywnie aerobik. Przed rozpoczęciem programu i po jego zakończeniu poddano ich badaniu rezonansem magnetycznym. Gimnastyka zwiększała dopływ krwi do zakrętu zębatego. W dodatku im więcej dana osoba ćwiczyła, tym większy skok przepływu odnotowywano. W dalszej kolejności naukowcy chcą sprawdzić, jaki schemat ćwiczeń najkorzystniej wpływa na funkcjonowanie poznawcze i najskuteczniej zapobiega naturalnemu pogorszeniu pamięci.