Smegenys sensta kartu su visu organizmu. Bėgant metams jos pagamina vis mažiau naujų nervinių ląstelių, tačiau mokslininkams pavyko nustatyti svarbų mechanizmą, kuris galėtų sulėtinti įprastą, su amžiumi susijusį neuronų gamybos mažėjimą.
Vėlesniame gyvenimo etape nervų kamieninės ląstelės (NSC), iš kurių formuojasi visiškai subrendę neuronai, tampa vis pasyvesnės – tarsi po ilgo darbo „išeitų į pensiją“. Silpstant šių ląstelių aktyvumui, palaipsniui ryškėja ir pažintinių funkcijų prastėjimas: silpnėja atmintis, mokymosi gebėjimai, dėmesio koncentracija.
Vienas pagrindinių NSC aktyvumo mažėjimo veiksnių – telomerų, esančių DNR galuose, nusidėvėjimas. Telomeros veikia kaip apsauginiai „dangteliai“: kiekvieno ląstelės dalijimosi metu jos trumpėja, o ilgainiui tai riboja ląstelės gebėjimą augti ir daugintis bei didina žūties tikimybę. Dėl šios priežasties mažėja ir naujų neuronų gamyba.
Nacionalinio Singapūro universiteto (NUS) mokslininkų komanda nusprendė detaliau ištirti šiuos procesus ir paieškoti būdo, kaip „pažadinti“ 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 NUS cheminės biologijos specialistas Derrickas Sek Tong Ongas. Pasak jo, nors ankstesni tyrimai rodė, kad šį procesą iš dalies galima atkurti, ilgą laiką buvo nepakankamai aišku, kokie tikslūs mechanizmai tai lemia.
Derindami žmogaus nervų kamieninių ląstelių tyrimus laboratorijoje ir bandymus su pelėmis, mokslininkai išskyrė vieną reikšmingą baltymą – ciklino D prisijungiantį myb tipo transkripcijos faktorių 1 (DMTF1). Transkripcijos faktoriai prisijungia prie DNR ir įjungia arba išjungia konkrečius genus, taip reguliuodami ląstelės veiklą.
Nors pats DMTF1 baltymas mokslo bendruomenei buvo žinomas ir anksčiau, jo reikšmė nervų kamieninėms ląstelėms iki šiol nebuvo aiški. Tyrėjai nustatė, kad jauname ir sveikame smegenų audinyje DMTF1 yra gerokai daugiau. Dirbtinai padidinus DMTF1 kiekį, nervų kamieninės ląstelės pradėjo aktyviau augti ir dalytis. Tai rodo, kad šis baltymas gali padėti atkurti natūralią neuronų gamybą, būdingesnę jaunesniam smegenų amžiui.
Paaiškėjo ir tai, kad trumpėjančios telomeros prisideda prie mažėjančio DMTF1 kiekio. Vis dėlto bandymai parodė: dirbtinai padidinus DMTF1 lygį, telomerų ilgis nepasikeičia. Vadinasi, DMTF1 tam tikra prasme „apeina“ telomerų nusidėvėjimo sukeltus apribojimus ir leidžia ląstelėms aktyviau daugintis neprailginant telomerų.
Konkrečiai DMTF1 suaktyvina du pagalbinius genus – Arid2 ir Ss18. Šie genai skatina ląstelių augimą, įjungdami kitus genus, kurie atkuria biologinį ciklą, reikalingą naujų neuronų susidarymui. Taip užsiveda sudėtinga molekulinė grandinė, leidžianti senstančioms kamieninėms ląstelėms vėl aktyviau daugintis.
Toks išsamus procesų supratimas ląstelių ir genų lygmeniu leidžia tikėtis, kad ateityje bus įmanoma juos kryptingai valdyti – pavyzdžiui, kuriant terapijas, skatinančias neuronų augimą nepriklausomai nuo žmogaus amžiaus.
„Mūsų rezultatai rodo, kad DMTF1 gali prisidėti prie nervų kamieninių ląstelių dauginimosi senstant smegenims“, – teigia NUS neurobiologė Liang Yajing. Tačiau mokslininkai pabrėžia, kad skubėti su išvadomis dar anksti: dabartiniai duomenys gauti laboratoriniuose tyrimuose ir naudojant gyvūnų modelius. Todėl kol kas tik daroma prielaida, kad šiuo būdu būtų galima saugiai ir veiksmingai padidinti naujų neuronų gamybą žmogaus smegenyse.
Vis dėlto, dabar, kai mechanizmas identifikuotas, būsimi tyrimai galės remtis šiais rezultatais. Teoriškai, manipuliuojant DMTF1 kiekiu, būtų galima bent iš dalies pristabdyti įprastą smegenų senėjimo eigą, tačiau tai kol kas tėra hipotezė, kurią būtina nuosekliai patikrinti.
Pasak tyrėjų, ateities darbai 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 apie smegenų senėjimą ir galimus būdus šį procesą sulėtinti, sustabdyti ar net iš dalies pakeisti. Jau dabar žinoma, kad smegenų sveikatai palankūs gyvenimo būdo veiksniai, tokie kaip visavertė mityba ir reguliarus fizinis aktyvumas, gali padėti ilgiau išlaikyti geresnes pažintines funkcijas. Tačiau idėja medikamentais ar kitomis priemonėmis „atjauninti“ senstančias smegenų ląsteles kol kas išlieka tolimesnėje perspektyvoje.
Senstančios smegenys yra jautresnės pažinimo sutrikimams, neurodegeneracinėms ligoms ir demencijai. Nors šiame darbe šie sutrikimai tiesiogiai nebuvo tiriami, nustatyti mechanizmai gali padėti geriau suprasti įprastą, su amžiumi susijusį smegenų senėjimą ir ilgainiui prisidėti prie prevencijos ar gydymo strategijų kūrimo.
„Suprasdami nervų kamieninių ląstelių regeneracijos mechanizmus, sukuriame tvirtesnį pagrindą tolesniems su amžiumi susijusio pažintinio nuosmukio tyrimams“, – pabrėžia Ongas.
