Ο «χάρτης» του εγκεφάλου από τη γέννηση μέχρι τα 108 με ελληνική υπογραφή: Τι δείχνει για γήρανση και νόσους

Τι αλλάζει στον ανθρώπινο εγκέφαλο από τη βρεφική ηλικία έως τα βαθιά γεράματα και τι διαφοροποιείται όταν εμφανίζεται μια νευρολογική ή ψυχιατρική νόσος; Μια μεγάλης κλίμακας ερευνητική προσπάθεια, με επικεφαλής τον Έλληνα επιστήμονα Δρ. Πάνο Ρούσσο, διευθυντής του Center for Disease Neurogenomics στην Ιατρική Σχολή Icahn του Mount Sinai στη Νέα Υόρκη. Επιχειρεί να δώσει απαντήσεις, δημιουργώντας έναν εξαιρετικά λεπτομερή «χάρτη» της γονιδιακής δραστηριότητας του εγκεφάλου.

Μέσα από 9 ξεχωριστές μελέτες, οι επιστήμονες ανέλυσαν περισσότερους από 6,3 εκατομμύρια πυρήνες εγκεφαλικών κυττάρων, εστιάζοντας στον προμετωπιαίο φλοιό: Πρόκειται για την περιοχή πίσω από το μέτωπο που διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στη λήψη αποφάσεων, τον σχεδιασμό, τη συναισθηματική ρύθμιση και την προσαρμογή της συμπεριφοράς. Είναι, παράλληλα, μια περιοχή που επηρεάζεται τόσο από τη γήρανση, όσο και από νευροεκφυλιστικές και ψυχιατρικές διαταραχές. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στο Nature.

Από τη βρεφική ηλικία έως τα 108 χρόνια

Το εύρος του υλικού που μελετήθηκε είναι εντυπωσιακό. Τα εγκεφαλικά δείγματα προήλθαν από 1.494 νεκρούς δότες, από βρέφη μέχρι ανθρώπους ηλικίας 108 ετών, με διαφορετικό γενετικό υπόβαθρο. Οι επιστήμονες εξέτασαν τη δραστηριότητα γονιδίων σε πολλούς κυτταρικούς πληθυσμούς: Από νευρώνες και κύτταρα του ανοσοποιητικού, έως κύτταρα των αιμοφόρων αγγείων και υποστηρικτικά κύτταρα απαραίτητα για τη φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου. Στα δείγματα περιλαμβάνονταν άνθρωποι χωρίς διεγνωσμένη εγκεφαλική διαταραχή, αλλά και ασθενείς με τη νόσο Αλτσχάιμερ, τη νόσο Πάρκινσον, άνοια με σωμάτια Lewy, αγγειακή άνοια, σχιζοφρένεια και διπολική διαταραχή.

Η σύγκριση αποκάλυψε τόσο μοριακές αλλαγές κοινές σε διαφορετικές παθήσεις, όσο και μοτίβα που φαίνεται να είναι χαρακτηριστικά συγκεκριμένων διαταραχών. Ιδιαίτερα έντονες ομοιότητες καταγράφηκαν μεταξύ της νόσου Αλτσχάιμερ, της νόσου Πάρκινσον, της αγγειακής άνοιας και της άνοιας με σωμάτια Lewy. Οι ομοιότητες αφορούσαν σε γονιδιακές διεργασίες που σχετίζονται με την ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων, την επικοινωνία των νευρώνων και τη λειτουργία των αιμοφόρων αγγείων. Στις νόσους Αλτσχάιμερ και Πάρκινσον εντοπίστηκαν, επίσης, κοινές βιολογικές οδοί στα μικρογλοιακά κύτταρα, δηλαδή τα ανοσοκύτταρα του εγκεφάλου.

Η ηλικία – ορόσημο

Ο χάρτης έδωσε στους επιστήμονες τη δυνατότητα να παρακολουθήσουν τις μεταβολές που λαμβάνουν χώρα κατά τη διάρκεια της ζωής. Η γονιδιακή δραστηριότητα μεταβάλλεται εκτεταμένα κατά την ανάπτυξη μέχρι την ενηλικίωση, ακολουθεί μια περίοδος σχετικής σταθερότητας και αλλάζει ξανά σε μεγαλύτερες ηλικίες. Οι μεταγενέστερες διαφοροποιήσεις ήταν ιδιαίτερα εμφανείς στα ανοσοκύτταρα και τα υποστηρικτικά κύτταρα.

Ως ένα σημαντικό σημείο μετάβασης αναδείχθηκε περίπου η ηλικία των 24 ετών, μετά την οποία οι περισσότεροι κυτταρικοί τύποι του προμετωπιαίου φλοιού εμφανίζουν μεγαλύτερη σταθερότητα. Αυτό, ωστόσο, δεν σημαίνει ότι στα 24 ολοκληρώνεται η ανάπτυξη του εγκεφάλου ή αρχίζει η παρακμή του. «Άλλες πτυχές της βιολογίας του εγκεφάλου συνεχίζουν να αλλάζουν καθ’ όλη τη διάρκεια της ζωής», διευκρίνισε ο δρ. Ρούσσος. Όπως εξηγεί, τα δεδομένα δημιουργούν ένα σημείο αναφοράς, που μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να διακρίνουν τις φυσιολογικές μεταβολές της γήρανσης από εκείνες που συνδέονται με κάποια ασθένεια.

Γιατί κάποιοι διατηρούν τη γνωστική τους λειτουργία

Ένα ενδιαφέρον εύρημα αφορά ανθρώπους που, παρ’ ότι είχαν προχωρημένη νόσο Αλτσχάιμερ, κατάφεραν να διατηρήσουν σε μεγαλύτερο βαθμό τη γνωστική τους λειτουργία. Στους ανθρώπους αυτούς παρατηρήθηκαν διαφοροποιήσεις σε κυτταρικές διαδικασίες που σχετίζονται με την παραγωγή και τη διαχείριση ενέργειας. Σύμφωνα με τον δρ. Ρούσσο, πρόκειται για ενδείξεις πιθανών προστατευτικών μηχανισμών, οι οποίοι χρειάζονται περαιτέρω διερεύνηση. Οι αναλύσεις αποκάλυψαν, επίσης, μοτίβα που συνδέονται με τη γνωστική λειτουργία, αλλά και με την κατάθλιψη που μπορεί να συνοδεύει τη νόσο Αλτσχάιμερ.

Το βιολογικό ρολόι του εγκεφάλου αλλάζει με την ηλικία

Οι ερευνητές κατάφεραν, ακόμη, να ανασυνθέσουν τα ημερήσια μοτίβα γονιδιακής δραστηριότητας, χρησιμοποιώντας δείγματα ανθρώπων που είχαν πεθάνει σε διαφορετικές ώρες του 24ώρου. Στους νεότερους και τους μεσήλικες, γονίδια που σχετίζονται με το βιολογικό ρολόι παρουσίαζαν συντονισμένη δραστηριότητα στους νευρώνες. Στους μεγαλύτερους σε ηλικία δότες, όμως, αυτός ο συγχρονισμός ήταν ασθενέστερος.

Το εύρημα υποδηλώνει ότι, με τη γήρανση, μεταβάλλεται ο τρόπος οργάνωσης των καθημερινών βιολογικών ρυθμών στον εγκέφαλο. Το αν η αποκατάσταση αυτών των ρυθμών θα μπορούσε, κάποτε, να συμβάλει στη βελτίωση της εγκεφαλικής υγείας παραμένει, σύμφωνα με τον δρ. Ρούσσο, ένα ερώτημα για μελλοντική έρευνα.

Περισσότερα από 14.000 γονίδια και ο δρόμος προς πιο εξατομικευμένες θεραπείες

Ένα ακόμη σκέλος της έρευνας συνέδεσε τον κληρονομούμενο γενετικό κίνδυνο διαφορετικών διαταραχών με συγκεκριμένα γονίδια και είδη κυττάρων. Συνολικά, χαρτογραφήθηκαν γενετικές επιδράσεις στη δραστηριότητα περισσότερων από 14.000 γονιδίων.

Παράλληλα, οι επιστήμονες δημιούργησαν ξεχωριστά μοριακά προφίλ για δότες με τη νόσο Αλτσχάιμερ. Οι διαφορές που καταγράφηκαν τόσο στη ρύθμιση των γονιδίων, όσο και στις προβλεπόμενες αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαφορετικών κυτταρικών τύπων ανέδειξαν πόσο διαφορετική μπορεί να είναι η βιολογία δύο ανθρώπων που έχουν την ίδια διάγνωση. Αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για τη μελλοντική διερεύνηση περισσότερο εξατομικευμένων θεραπευτικών στρατηγικών.

Για τον δρ. Ρούσσο, η πρακτική αξία του νέου χάρτη βρίσκεται ακριβώς στη δυνατότητα να περιοριστεί η αναζήτηση των κατάλληλων θεραπευτικών στόχων. Μια αποτελεσματική παρέμβαση, όπως επισημαίνει, πρέπει να δρα στη σωστή βιολογική διαδικασία και τα σωστά κύτταρα. Ο νέος χάρτης μπορεί, επομένως, να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν ποιοι κυτταρικοί πληθυσμοί είναι περισσότερο ευάλωτοι, ποιες διαδικασίες ενδέχεται να προστατεύουν τη λειτουργία του εγκεφάλου και, τελικά, ποιοι πιθανοί θεραπευτικοί στόχοι αξίζει να διερευνηθούν περαιτέρω.

Διαβάστε περισσότερα στο ygeiamou.gr