Stuburo skystis iš jaunų pelių paaštrino vyresnių graužikų prisiminimus

 "Tyrėjai nustatė šiame skystyje esantį baltymą, kuris gali pagerinti senstančių gyvūnų sugebėjimą atsiminti ir gali paskatinti ateities gydymą žmonėms.

Prieš penkerius metus jauna Stanfordo universiteto neuromokslininkė Tal Iram kreipėsi į savo vadovą su drąsiu pasiūlymu: ji norėjo išskirti skystį iš jaunų pelių smegenų ertmių ir suleisti jo į vyresnių pelių smegenis, patikrindama, ar pernešimai gali atjauninti senstančius graužikus.

Jos vadovas Tony Wyss-Coray garsus tuo, kad įrodė, kad seniems gyvūnams davus kraują, priklausantį jaunesnierms, galima neutralizuoti ir netgi panaikinti kai kuriuos senėjimo padarinius. Tačiau mintis išbandyti šį principą su smegenų skysčiu, sunkiai pasiekiamu skysčiu, kuris plauna galvos smegenis ir nugaros smegenis, jam pasirodė toks bauginantis techninis žygdarbis, kad bandymas atrodė beprotiškas.

„Kai iš pradžių tai aptarėme, pasakiau: „Tai taip sunku, kad nesu tikras, ar tai pavyks“, – sakė dr. Wyss-Coray.

Daktarė Iram atkakliai dirbo metus, kad suprastų, kaip surinkti bespalvį skystį iš pelių. Trečiadienį žurnale „Nature“ ji pranešė apie gluminančius rezultatus:

Savaitę trukusios jaunų smegenų skysčio infuzijos pagerino vyresnių pelių prisiminimus.

Šis atradimas buvo naujausias požymis, kad smegenų atsparumas nenumaldomiems vyresnio amžiaus pokyčiams gali mažiau priklausyti nuo kišimosi į konkrečius ligos procesus, o labiau nuo bandymo atkurti smegenų aplinką, kuri būtų artimesnė jaunatviškai būsenai.

"Tai pabrėžia šią mintį, kad smegenų skystis gali būti naudojamas, kaip terpė manipuliuoti smegenimis", - sakė dr. Iram.

Tačiau tyrimo autoriai teigė, kad šią įžvalgą paversti gydymu žmonėms yra rimtesnis iššūkis. Ankstesni tyrimai apie tai, kaip jaunas kraujas gali pakeisti kai kuriuos senėjimo požymius, paskatino neseniai atliktus klinikinius tyrimus, kurių metu jaunesnių žmonių kraujas buvo filtruojamas ir skiriamas Alzheimerio ar Parkinsono liga sergantiems pacientams.

Tačiau mokslininkų teigimu, lieka neaišku, kiek tiksliai šie gydymo būdai gali būti sėkmingi, o tuo labiau, kaip plačiai jie gali būti naudojami. Ir sunkumai, dirbant su smegenų skysčiu yra didesni, nei su krauju. Jauno žmogaus skysčio suleisti vyresniam pacientui tikriausiai neįmanoma; Norint išgauti skystį, paprastai reikia stuburo pažeidimo, o mokslininkai teigia, kad kyla etinių klausimų, kaip surinkti pakankamai smegenų skysčio infuzijai.

Nors teoriškai yra ir kitų būdų, kaip pasiekti panašią naudą, pavyzdžiui, tiekti kritinį baltymą tyrėjų nustatytame skystyje arba sukurti nedidelę molekulę, imituojančią tą baltymą, šie metodai susiduria su savo iššūkiais.

Jeffery Hainesas, biochemikas, tyręs smegenų skystį ir išsėtinę sklerozę Sinajaus kalno medicinos centre Niujorke, teigė, kad tyrime buvo elegantiškai nustatyta, kaip tam tikros skysčio sudedamosios dalys gali skatinti atmintį. Tačiau jis sakė, kad plačiosios visuomenės apetitas senėjimą stabdantiems vaistams lenkia mokslą.

„Apskritai žmonės ieško senėjimo Šventojo Gralio ir mano, kad bus išskiriamas magiškas veiksnys, kuris tiesiog pakeis šį dalyką“, – sakė jis. „Nemanau, kad tai taip paprasta“.

Smegenų skystis sukurtas, kaip logiškas tikslas tyrėjams, besidomintiems senėjimu. Jis maitina smegenų ląsteles, o jo sudėtis keičiasi su amžiumi. Skirtingai nuo kraujo, skystis yra arti smegenų.

Tačiau daugelį metų mokslininkai suprato, kad skystis yra būdas fiksuoti su senėjimu susijusius pokyčius, o ne kovoti su jo poveikiu. Pavyzdžiui, smegenų skysčio tyrimai padėjo nustatyti nenormalių baltymų kiekį pacientams, kuriems buvo reikšmingas atminties praradimas ir kuriems išsivystė Alzheimerio liga. Mokslininkai žinojo, kad smegenų skystyje yra ir sveikatą stiprinančių baltymų, tačiau nustatyti jų vietą ir tikslų poveikį atrodė nepasiekiama.

Viena vertus, anot mokslininkų, buvo sunku stebėti skysčių pokyčius, kuriuos organizmas nuolat papildo.

O surinkti jį iš pelių, išvengiant skysčio užteršimo net nedideliais jų skysčio kiekiais, buvo labai sudėtinga.

„Ši sritis dešimtmečiais atsiliko nuo kitų neurologijos sričių“, - sakė Maria Lehtinen, Bostono vaikų ligoninėje studijuojanti smegenų skystį ir „Nature“ komentaro apie naują pelių tyrimą bendraautorė. „Daugiausia taip yra dėl techninių apribojimų tiriant skystį, esantį giliai smegenyse ir nuolat besikeičiantį.

Daktarė Iram buvo rimta. Ji ėmėsi paimti skysčio iš 10 savaičių pelių, pjauti virš kaklo ir ištraukti skystį iš mažos ertmės, esančios netoli smegenų užpakalinės dalies, stengdamasi nepradurti jokių kraujagyslių ir nesubadyti pačių smegenų.

Kai jai pasisekė, sakė daktarė Iram, rezultatas buvo apie 10 mikrolitrų smegenų skysčio – maždaug penktadalio vandens lašo dydžio. Pakankamai infuzijai, ji turėjo atlikti procedūrą daugeliui šimtų pelių, sutramdydama techninius iššūkius, apie kuriuos dr. Wyss-Coray įspėjo, tiesiog kartodama bandymus.

„Man patinka atlikti tokio tipo tyrimus, kuriems reikia daug atkaklumo“, – sakė daktaras Iramas. „Aš tiesiog išsikėliau tikslą ir nesustoju.

Kad jauną smegenų skystį suleistų senoms pelėms, daktaras Iramas išgręžė mažytę skylutę jų kaukolėje ir po oda ant viršutinės nugaros dalies implantavo pompą. Palyginimui, atskira senų pelių grupė buvo užpilta dirbtinio smegenų skysčio.

Po kelių savaičių pelės buvo veikiamos signalų – tono ir mirksinčios šviesos – kuriuos jos anksčiau išmoko susieti su elektros smūgiais kojoms. Gyvūnai, kuriems buvo skirta jaunų smegenų skysčio infuzija, buvo linkę ilgiau sušalti, o tai rodo, kad jie išsaugojo stipresnius prisiminimus apie pirminius pėdų smūgius.

„Tai labai šaunus tyrimas, kuris man atrodo moksliškai tvirtas“, – sakė biologas Mattas Kaeberleinas, tyrinėjantis senėjimą Vašingtono universitete ir nedalyvavęs tyrime. "Tai papildo vis daugiau įrodymų, kad įmanoma, galbūt stebėtinai lengva, atkurti senų audinių funkciją, nukreipiant į biologinio senėjimo mechanizmus."

Daktarė Iram bandė nustatyti, kaip jaunas smegenų skystis padeda išsaugoti atmintį, analizuodama hipokampą – smegenų dalį, skirtą atminties formavimui ir saugojimui. Ji nustatė, kad senų pelių apdorojimas skysčiu stipriai paveikė ląsteles, kurios veikia, kaip oligodendrocitų pirmtakai, kurie gamina riebalinius sluoksnius, žinomus, kaip mielinas, izoliuojančius nervines skaidulas ir užtikrinančius tvirtus signalų ryšius tarp neuronų.

Tyrimo autoriai atrado tam tikrą jauname smegenų skystyje esantį baltymą, kuris, kaip atrodė, buvo įtrauktas į įvykių grandinę, kuri paskatino stipresnę nervų elektrinę izoliaciją, tuo pagerinant atmintį. Tyrime nustatyta, kad žinomas kaip fibroblastų augimo faktorius 17 arba FGF17, baltymas gali būti infuzuojamas į senesnį smegenų skystį ir gali iš dalies atkartoti jauno skysčio poveikį.

Dar labiau stebina tai, kad jaunų pelių šio baltymo blokavimas pablogino jų smegenų funkciją, o tai suteikia tvirtesnių įrodymų, kad FGF17 veikia pažinimą ir kinta su amžiumi.

Tyrimas patvirtino, kad mielino susidarymo sutrikimai buvo susiję su su amžiumi susijusiu atminties praradimu. Tai šiek tiek nukrypsta nuo ilgalaikio dėmesio riebalinei izoliacijai ligose, tokiose, kaip išsėtinė sklerozė.

Kai kurie mokslininkai teigė, kad, žinant vieną iš baltymų, atsakingų už jauno stuburo skysčio poveikį, galima atverti duris galimiems gydymo būdams, pagrįstiems šiuo baltymu. Tuo pat metu naujausios technologinės pažangos priartino mokslininkus prie smegenų skysčio pokyčių stebėjimo realiuoju laiku, o tai padėjo jiems „atsitraukti sudėtingumo ir paslapties sluoksnius, supančius šį skystį“, sakė dr. Lehtinenas.

Vis dėlto mokslininkai perspėjo, kad šie gydymo būdai greitai nepasireikš. Tarp sunkumų yra suprasti, kokie kiti baltymai gali būti susiję, ir išsiaiškinti, kaip panaudoti jų poveikį nesukeliant atskirų problemų.

Tačiau daktaras Wyss-Coray teigė, kad tyrimas užpildė esminę spragą supratimo apie tai, kaip smegenų aplinka keičiasi žmonėms senstant.

„Kyla klausimas: „Kaip išlaikyti pažintinę sveikatą iki mirties?

Kaip padaryti, kad smegenys būtų atsparios šiai negailestingai kūno degeneracijai?“ – sakė jis, – ir vis daugiau tyrimų rodo, kad sužinoję daugiau apie patį senėjimo procesą, galbūt, galime sulėtinti senėjimo aspektus ir išlaikyti audinių vientisumą ar net atjauninti audinius."