(Nie)oczywista neurogeneza?

(Nie)oczywista neurogeneza?

Problem neurogenezy ma swoje doniosłe miejsce w neurobiologii. Wiadomo, że nie o sam proces tu chodzi, lecz o miejsce i czas. A dokładnie, w których rejonach mózgu i w jakim okresie życia człowieka występuje. Czyżby historia neurogenezy „zatoczyła koło”? Można odnieść wrażenie, że tak - chociaż tylko w wąskim „hipokampalnym zakresie”. Neurogeneza, czyli proces powstawania, dojrzewania, migracji i konsolidacji nowych neuronów z pewnością ma miejsce w wieku prenatalnym. Aby powstały nowe neurony, musi dojść do: podziału komórek macierzystych, różnicowania i przeżycia komórek potomnych oraz konsolidacji i migracji nowych neuronów. Czy jednak jako dorośli ludzie, również możemy liczyć na ten twórczy proces z lat naszego dzieciństwa?

Neurogeneza u ludzi

Początkowo, od ok. 1913 roku i aż do lat ’60, było jasne, że proces ten nie występuje w mózgach dojrzałych osobników. Wybitny pionier neurobiologii Santiago Ramón y Cajal jako pierwszy zaobserwował, że zaraz po rozpoczęciu wieku postnatalnego, nie ma możliwości na regenerację czy powstawanie nowych aksonów i dendrytów. To podejście zmieniło się dopiero po wielu latach badań na szczurach i kanarkach, gdzie wykazano powstawanie nowych neuronów w różnych rejonach mózgu[1][2][3]. O ile sprawa neurogenezy jest przesądzona w kontekście ptaków i mniejszych ssaków, to już z ludźmi nie jest tak prosto. Znacznie łatwiej jest wprowadzić znaczniki (radioaktywne izotopy np. tryt, C14, H3 czy S35) do komórek zwierząt, niż ludzi. W tym kontekście metoda autoradiograficzna pozwala na zobrazowanie dystrybucji radioaktywnego znacznika w komórkach lub tkankach (in vivo). Polega to na wbudowaniu znacznika do syntetyzowanych łańcuchów DNA jeszcze przed podziałem komórki. Biorąc pod uwagę czas rozwoju lub jego zakończenie, można zobrazować, które komórki powstawały wcześniej, a które później. Jeżeli badacze wprowadzą znacznik w okresie prenatalnym, to wyznakowanych komórek będzie bardzo dużo, bo wtedy neurogeneza jest najbardziej intensywna. Jeżeli na kolejnych etapach rozwoju będą dodawać kolejne dawki znacznika, to znowu wybarwią się nowo powstałe komórki. W taki sposób powstają piękne „dzieła” neurobiologii[2].

Badania histologiczne zwierząt

Zwierzęta modelowe są bardzo ważnym materiałem badawczym. W szczególności, że badania histologiczne zwierząt są znacznie bardziej precyzyjne, ze względu na możliwość wyboru momentu rozpoczęcia preparatyki tkanki mózgowej. W przypadku ludzi zazwyczaj są to badania już pośmiertne (post-mortem), które można porównać do pracy archeologów gdzieś na cmentarzu naszych neuronów. Chyba że tylko w wyjątkowych okolicznościach znacznik poda się osobom śmiertelnie chorym. Warto podkreślić, że badania przeprowadzone przez Erikssona na dorosłych osobach chorych na raka, pozwoliły na identyfikację nowopowstałych neuronów w warstwie ziarnistej w zakręcie zębatym hipokampa (SGZ – subgranular zone). Do wyznakowania komórek posłużono się bromodeoksyurydyną (BrdU), stosowaną wcześniej na zwierzętach, u których obserwowano neurogenezę. Co prawda wyniki okazały się spektakularne, to jednak nowych neuronów nie jest na tyle dużo, aby można było mówić o bardzo znaczącej regeneracji. A przynajmniej nie jest to poziom neurogenezy jak u prostszych organizmów. Tak, więc owszem neurony powstają, tylko kwestią otwartą pozostaje jak u ludzi stymulować proces powstawania nowych neuronów, aby było ich naprawdę dużo.

Nowe neurony nie takie jednoznaczne

Kolejny problem stanowi przełożenie rozpoznanych mechanizmów neurobiologicznych z poziomu prostszych organizmów na poziom ludzkich mechanizmów. Problem neurogenezy jest tego bardzo dobrym przykładem, tym bardziej że w kontekście niedawno opublikowanych wyników kwestia powstawania nowych neuronów znowu stała się niejednoznaczna. Otóż badania opublikowane w Nature [] dokładnie pokazują, że w zakręcie zębatym hipokampa neurogeneza nie zachodzi - dla samych barwień warto zajrzeć do artykułu. Chociaż, może bardziej precyzyjnie byłoby powiedzieć, że nie można jej zaobserwować. Fragmenty tkanek zostały pobrane od osób chirurgicznie leczonych na epilepsję (n=12) oraz kontrolnie od osób zdrowych (n=17) post mortem. Badacze z San Fransico do badań wykorzystali także pięć makaków w różnym wieku. Jak można przeczytać, neurogeneza w zakręcie zębatym występuje tylko we wczesnych latach życia, a z każdym kolejnym rokiem gwałtownie spada. Trudno jednak jeszcze wyrokować, na ile jest to poważny i statystycznie istotny wynik, gdyż wiele wcześniejszych badań zdaje się pokazywać coś zupełnie innego.

(Nie)oczywista neurogeneza?Neurogeneza a pacjent H.M.

Moment, w którym jedne badania neurobiologiczne zdają się przeczyć drugim, jest bardzo interesujący dla nauki. Oczywiście badań nad neurogenezą jest znacznie więcej, jednak najmniej jest tych dotyczących ludzi, a te rodzą największe nadzieje. Dlaczego badania akurat nad hipokampem i jego zdolnością do regeneracji są takie istotne dla nas, ludzi? Ponieważ mogą stanowić jedno z potencjalnie dostępnych źródeł poradzenia sobie z chorobą Alzheimera, zatrzymania demencji czy innych chorób neurodegeneracyjnych. Co ciekawe najnowsze badania mogą okazać się niewystarczające z powodu dość specyficznej grupy osób chorych na epilepsję. Pamiętacie pacjenta H.M.? [Książka Eksperyment]. On także, cierpiał na padaczkę skroniową. To właśnie doskonały przykład tego, co dzieje się z organizmem pozbawionym części hipokampa. Interesujące byłoby podanie leku (gdyby takowy kiedykolwiek istniał) pozwalającego na stymulowanie neurogenezy. Może wtedy Henry na nowo mógłby się uczyć nowych słów i pamiętać co zrobił wczoraj? Zanim dowiemy się, dlaczego tak naprawdę mózg H.M., nie tworzył nowych komórek - a może tworzył tylko niewystarczająco - to najpierw naukowcom przyjdzie rozstrzygnąć problem neurogenezy. Czyżby Santiago Ramón y Cajal nie pomylił się w kwestii zakrętu zębatego? Wygląda na to, że na werdykt trzeba będzie poczekać, a może neurobiologia będzie musiała zrobić krok wstecz?

Książkę Wydawnictwa Znak literanova możecie kupić pod adresem http://bit.ly/2GraeD1

Na podstawie:

  1. Altman, J. & Das, G. D. Autoradiographic and histological evidence of postnatal hippocampal neurogenesis in rats. J. Comp. Neurol. 124, 319–335 (1965)
  2. Eriksson, P. S. et al. Neurogenesis in the adult human hippocampus. Nat. Med. 4, 1313–1317 (1998)
  3. Yang, P. et al. Developmental profile of neurogenesis in prenatal human hippocampus: an immunohistochemical study. Int. J. Dev. Neurosci. 38, 1–9 (2014)
  4. Sorrells, S. F., Paredes, M. F., Cebrian-Silla, A., Sandoval, K., Qi, D., Kelley, K. W., … Alvarez-Buylla, A. (2018). Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature. https://doi.org/10.1038/nature25975
  5. Dittrich, L. (2018), Eksperyment: opowieść o mrocznej godzinie w dziejach medycyny. Tłum. Łukasz Muller. Kraków: Znak.
Zespół Joubert (ang. Joubert syndrome) to rzadko występujące zaburzenie neurorozwojowe obejmujące mózg i pień mózgu. Z uwagi... czytaj więcej
  Autorką tekstu jest dr Ewa Krawczyk, właścicielka i autorka bloga Sporothrix   Pewien młody, żonaty Meksykanin – nazwijmy g... czytaj więcej
Aborcja to temat na wielu polach kontrowersyjny. Chociaż w ostatnim czasie dyskusje, szczegolnie w mediach, skupiają się głów... czytaj więcej
Malaria (ang. malaria), znana również jako „zimnica” jest chorobą tropikalną, która zwykle występuje w strefach okołorównikow... czytaj więcej