284 donorų duomenys atskleidžia netolygų smegenų senėjimą

Už kaktos esanti smegenų žievės sritis, padedanti planuoti, vertinti pasirinkimus ir mintyse išlaikyti telefono numerį, sensta nevienodu tempu. Viename iš devynių kartu paskelbtų tyrimų, kuriam vadovavo Mount Sinai mokslininkai, tarptautinis konsorciumas nustatė, kad šios srities ląstelės ankstyvame amžiuje smarkiai skiriasi, suaugusiojo gyvenime jų sudėtis nusistovi, o vėliau vėl kinta (Mount Sinai). Ši kreivė suteikia mokslininkams įprasto senėjimo atskaitos tašką kiekvienam ląstelių tipui ir leidžia vertinti, ką prie jo prideda liga.

Įsivaizduokime tyrėją, analizuojančią demencija sirgusio ir senatvėje mirusio žmogaus smegenų audinį. Ji pastebi neįprastą aktyvumą smegenų imuninėse ląstelėse. Ar tai ligos požymis, ar šios ląstelės taip veikia visose senose smegenyse? Neturėdama sveikų panašaus amžiaus smegenų atskaitos taško, ji atsakyti negali.

Ką tuo metu veikia ląstelė

Visos ląstelės turi tą patį genetinių instrukcijų rinkinį, tačiau konkrečiu metu į RNR perrašo tik dalį jo. Šios darbinės kopijos ir yra RNR. Suskaičiavus jas galima pamatyti, kuo ląstelė buvo užsiėmusi paimant audinio mėginį. Tai ląstelės aktyvumo pėdsakas, o ne tiesioginis vaizdas baltymų ir neuronų tinklų, kuriuos šios instrukcijos galiausiai sukuria.

Senesni metodai nuskaitydavo RNR iš viso audinio gabalėlio – tarsi bandytum nustatyti vaisių salotų sudėtį jas sutrynęs į kokteilį. Pokytį, būdingą tik mikroglijai – smegenų imuninėms ląstelėms, – galėjo užgožti kur kas stipresnis neuronų signalas. Šiame tyrime naudota vienbranduolių RNR sekoskaita leidžia ląsteles tirti atskirai. Tyrėjai išskiria kiekvienos ląstelės branduolį, kuris išlieka audinį užšaldžius, ir atskirai nuskaito jo RNR.

Palyginę daugybę tokių mėginių, tyrėjai gali suskirstyti ląsteles į tipus: neuronus, atramines glijos ląsteles, imunines ląsteles ir kraujagyslių ląsteles. Tada galima palyginti, kuo kiekvienas tipas skiriasi jaunose ir senose smegenyse. Didžiausią reikšmę rezultatams turėjo pats ląstelės tipas: „The Transmitter“ duomenimis, jis paaiškino 50,5 % išmatuoto genų aktyvumo svyravimų (The Transmitter).

Trys gyvenimo etapai, ne viena gimtadienio data

Jauniausių donorų smegenyse skirtumai ryškiausi. CSIC neuromokslininkas Chuanas Lerma leidiniui „El Mundo“ sakė, kad RNR raiškos dėsningumai leidžia spręsti apie besiformuojančias glijos ląsteles, persitvarkančias sinapses (neuronų jungtis) ir užprogramuotos žūties būdu pašalinamas ląsteles (El Mundo). Tai išvada, daroma pagal aktyvių genų pobūdį, o ne procesai, kuriuos tyrėjai tiesiogiai stebėjo.

Tyrime dalyvavo 284 neurotipiniai donorai nuo kūdikystės iki 97 metų. Nustatyta, kad daugumos neuronų ir glijos ląstelių potipių santykinės dalys tampa gana stabilios maždaug 24-aisiais gyvenimo metais, nors yra išimčių (Nature). „La Vanguardia“ šią išvadą pavertė antrašte, kad žmogaus smegenys baigia bręsti tik sulaukus 24 metų (La Vanguardia). Tyrimo išvada siauresnė: lyginant skirtingo amžiaus žmonių, o ne to paties žmogaus smegenis laikui bėgant, matoma vienos smegenų srities populiacijos tendencija, ne kiekvieno žmogaus brendimo data. Ji taip pat nereiškia, kad žmogus nustoja mokytis.

Nuo maždaug 60–65 metų skirtumai vėl ryškėja, tačiau daugiausia glijos ir imuninėse ląstelėse, o ne visoje smegenų žievėje (The Transmitter). Ispanijos leidiniai ankstyvojo gyvenimo genų aktyvumą susiejo su šizofrenijai ir bipoliniam sutrikimui priskiriamais genais, o vėlesnio amžiaus glijos ląstelių aktyvumą – su Alzheimerio liga siejamais genais (El Imparcial). Tai genų raiškos ir gyvenimo tarpsnių sutapimas; tyrimas neparodo, kad kuri nors iš šių ypatybių sukelia ligą.

Kur baigiasi senėjimas ir prasideda liga

Šis viso gyvenimo smegenų žemėlapis naudingiausias kartu su didesniu jį papildančiu atlasu. Toje pačioje tyrimų serijoje paskelbtas įvairių sutrikimų atlasas apima daugiau kaip 6,3 mln. ląstelių branduolių iš 1 494 donorų, tarp jų – sergančiųjų Alzheimerio ir Parkinsono ligomis, šizofrenija bei bipoliniu sutrikimu (Nature). Branduolių skaičius nereiškia tiek pat donorų, o amžiaus kreivės sudarytos tik iš sveikų donorų duomenų. Atlase nurodomos kai kurios kelioms ligoms bendros ląstelių aktyvumo programos ir kitos, būdingos vienam sutrikimui.

Grįžkime prie demencija sirgusio žmogaus smegenis tiriančios mokslininkės. Dabar ji gali palyginti imuninėse ląstelėse pastebėtą signalą su tuo, kaip tokios ląstelės paprastai atrodo panašaus amžiaus sveikose smegenyse. Jei signalas sutampa, tikėtina, kad tai įprasto senėjimo požymis; jei nuo šios kreivės nukrypsta, jį verta tirti toliau.

Šis darbas suteikia atskaitos tašką, padedantį vienoje smegenų žievės srityje atskirti su liga siejamus signalus nuo įprasto senėjimo. Tai mokslinių tyrimų priemonė, o ne diagnostinis tyrimas ar gydymas. Laboratoriniai ir klinikiniai tyrimai dar turės parodyti, kurie iš galimų signalų iš tiesų prisideda prie simptomų.