Δίκτυα από μικροσκοπικούς "σωλήνες" στον εγκέφαλο, μάς βοηθούν να νικήσουμε την Αλτσχάιμερ

Ερευνητές του Johns Hopkins Medicine ανακοίνωσαν ότι εντόπισαν τον τρόπο με τον οποίο οι εγκέφαλοι των θηλαστικών δημιουργούν πολύπλοκα δίκτυα από μικροσκοπικούς σωλήνες που μεταφέρουν τοξίνες μέσα και έξω από τα εγκεφαλικά κύτταρα, με τρόπο παρόμοιο με αυτόν που συσκευές -αερομεταφορείς μεταφέρουν αντικείμενα σε εργοστάσια και μεγάλα καταστήματα. Τα πειράματά τους, που χρησιμοποίησαν γενετικά τροποποιημένα ποντίκια και προηγμένα εργαλεία απεικόνισης, υποστηρίχθηκαν από τα National Institutes of Health (NIH) και δημοσιεύτηκαν στο περιοδικό Science.

Σύμφωνα με την ομάδα, η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να εμβαθύνει την επιστημονική κατανόηση για το πώς αναπτύσσονται η Νόσος Αλτσχάιμερ και άλλες νευροεκφυλιστικές διαταραχές, προσφέροντας πιθανούς δρόμους για νέες θεραπείες.

Στη μελέτη, οι επιστήμονες παρατήρησαν ότι αυτοί οι μικροσκοπικοί σωλήνες -γνωστοί ως νανοσωληνίδια- σχηματίζονταν κυρίως για να βοηθήσουν τα νευρικά κύτταρα να αποβάλλουν τοξικά μικρά μόρια όπως η αμυλοειδής-βήτα. Αυτή η πρωτεΐνη μπορεί να σχηματίζει κολλώδεις πλάκες, που αποτελούν χαρακτηριστικό γνώρισμα της Νόσου Αλτσχάιμερ.

Ο συγγραφέας της μελέτης, Brandon Waggoner, επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Liberty, δήλωσε:

«Χάρη σε ισχυρά μικροσκόπια και απεικόνιση ζωντανών κυττάρων, η ομάδα παρατήρησε πώς οι νευρώνες δημιουργούσαν μακριές, λεπτές προεκτάσεις ανάμεσα στα δενδρίτιά τους, τις διακλαδώσεις που συνδέουν τα εγκεφαλικά κύτταρα. Αυτά τα «δενδριτικά νανοσωληνίδια», όπως τα ονόμασαν, φαίνεται πως μετέφεραν επιβλαβή μόρια από έναν νευρώνα σε άλλον.

Οι υπολογιστικές προσομοιώσεις της διαδικασίας έδειξαν ότι το φαινόμενο μοιάζει με τα πρώιμα στάδια συσσώρευσης αμυλοειδούς («πρώιμη αμυλοείδωση»), και αποκάλυψαν αυτό που οι ερευνητές περιγράφουν ως ένα «νανοσωληνιδιακό επίπεδο συνδεσιμότητας», ένα νέο επίπεδο στην κατανόηση του τρόπου που αλληλεπιδρούν τα εγκεφαλικά κύτταρα.

Ο Kwon σημειώνει ότι αυτές οι γνώσεις θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να βελτιώσουν τις προσεγγίσεις για τη θεραπεία του Αλτσχάιμερ και παρόμοιων παθήσεων.

Για να μελετήσουν το φαινόμενο, οι ερευνητές συνέλεξαν δείγματα εγκεφαλικού ιστού από υγιή ποντίκια και τα εξέτασαν με υψηλής ανάλυσης μικροσκόπια, καταγράφοντας με εξαιρετική λεπτομέρεια τη δομή και τη λειτουργία των νανοσωληνιδίων. Έπειτα, συνέκριναν τα δείγματα με ιστούς ποντικιών που είχαν γενετικά τροποποιηθεί ώστε να αναπτύξουν συσσώρευση αμυλοειδούς παρόμοια με αυτή της Νόσου Αλτσχάιμερ. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τα ποντίκια με Αλτσχάιμερ διέθεταν περισσότερα νανοσωληνίδια στους εγκεφάλους τους στην ηλικία των τριών μηνών, όταν ακόμη δεν είχαν εμφανή συμπτώματα, σε σύγκριση με φυσιολογικά ποντίκια της ίδιας ηλικίας.

Στους έξι μήνες, ο αριθμός των νανοσωληνιδίων άρχισε να εξισώνεται και στις δύο ομάδες.

Μελετώντας και ανθρώπινους νευρώνες (από δημόσια διαθέσιμη βάση δεδομένων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας), οι επιστήμονες εντόπισαν νανοσωληνίδια παρόμοιας μορφολογίας να σχηματίζονται μεταξύ νευρώνων με τον ίδιο τρόπο όπως στα ποντίκια του εργαστηρίου. Σε μελλοντικά πειράματα, ο Kwon αναφέρει ότι η ομάδα θα εξετάσει αν τέτοια μεγαλύτερης κλίμακας δίκτυα νανοσωληνιδίων υπάρχουν και σε άλλους τύπους εγκεφαλικών κυττάρων.

Στόχος του είναι να σχεδιάσει πείραμα στο οποίο οι ερευνητές θα δημιουργούν τεχνητά ένα νανοσωληνίδιο για να παρατηρήσουν πώς επηρεάζει τη λειτουργία των κυττάρων. Με τέτοια γνώση, λέει ο Kwon, θα μπορούσε κάποτε να είναι δυνατό να ρυθμιστεί η παραγωγή νανοσωληνιδίων ώστε να προστατεύεται ο εγκέφαλος.

Απολαμβάνετε το περιεχόμενο μας? Εγγραφείτε στο newsletter μας!

«Όταν σχεδιάζουμε μια πιθανή θεραπεία βασισμένη σε αυτή την έρευνα, μπορούμε να στοχεύσουμε τον τρόπο που παράγονται τα νανοσωληνίδια, αυξάνοντας ή μειώνοντας τον σχηματισμό τους, ανάλογα με το στάδιο της νόσου», καταλήγει ο Kwon.