284 donoru dati atklāj smadzeņu novecošanās gaitu

Smadzeņu apgabals aiz pieres, kas palīdz plānot, izsvērt izvēles un paturēt prātā tālruņa numuru, nenoveco vienmērīgi. Deviņu saskaņotu pētījumu kopums, ko vadīja Mount Sinai pētnieki (Mount Sinai, rāda, ka šūnu aktivitāte dzīves sākumā būtiski mainās, pieaugušā vecumā nostabilizējas un vēlāk atkal mainās. Šī līkne dod zinātniekiem atskaites punktu par to, kā dažādu tipu šūnas parasti noveco, un palīdz noteikt, ko klāt pievieno slimība.

Iedomāsimies pētnieci, kura pārbauda vecumā miruša cilvēka smadzeņu audus, ja cilvēkam bijusi demence. Viņa pamana neparastu aktivitāti smadzeņu imūnšūnās. Vai to izraisījusi slimība, vai arī šīs šūnas tā darbojas jebkurā vecāka cilvēka smadzenēs? Bez attiecīgā vecuma veselu smadzeņu atskaites punkta to nevar pateikt.

Ko šūna tobrīd dara

Visās šūnās ir viens un tas pats ģenētiskais „recepšu krājums”, bet katrā brīdī tās pārraksta tikai to daļu, ko izmanto. Šīs darba kopijas ir RNS. Saskaitot tās, var iegūt momentuzņēmumu par šūnas aktivitāti audu parauga paņemšanas brīdī. Tas rāda, kas šūnā notika, bet neļauj tieši ieraudzīt olbaltumvielas un neironu tīklus, ko šīs instrukcijas galu galā veido.

Agrāk RNS nolasīja no vesela audu gabala uzreiz — gluži kā mēģinot spriest par augļu salātiem pēc tam, kad tie sablendēti smūtijā. Pārmaiņas, kas skar tikai mikroglijas jeb smadzeņu imūnšūnas, var pazust daudz spēcīgākajā neironu signālā. Šajā pētījumā izmantotā metode — vienkodola RNS sekvenēšana — ļauj šūnas analizēt atsevišķi. Pētnieki iegūst katras šūnas kodolu, kas saglabājas arī pēc sasaldēšanas, un nolasa tajā esošo RNS.

Salīdzinot daudzus šādus momentuzņēmumus, pētnieki var iedalīt šūnas tipos: neironos, atbalsta šūnās jeb glijas šūnās, imūnšūnās un asinsvadu šūnās. Pēc tam viņi var noskaidrot, kā katrs šūnu tips atšķiras jaunu un vecu cilvēku smadzenēs. Attēlā visspilgtāk izceļas šūnu tips: The Transmitter ziņo, ka tas izskaidrojis 50,5 % no izmērītajām gēnu aktivitātes atšķirībām (The Transmitter).

Trīs posmi, nevis konkrēta dzimšanas diena

Vislielākās atšķirības ir starp jaunākajiem donoriem. CSIC neirozinātnieks Huans Lerma laikrakstam El Mundo sacīja, ka RNS dati liecinot par glijas šūnu veidošanos, sinapšu jeb savienojumu starp neironiem pārveidi un šūnu likvidēšanu programmētas šūnu nāves procesā (El Mundo). Tā ir gēnu aktivitātes interpretācija, nevis tiešs novērojums par šiem procesiem.

Pētījumā analizēti 284 neirotipisku donoru paraugi; donoru vecums bija no zīdaiņa vecuma līdz 97 gadiem. Tajā konstatēts, ka vairuma neironu un glijas šūnu apakštipu īpatsvars ap 24 gadu vecumu kļūst samērā stabils, lai gan ir izņēmumi (Nature). La Vanguardia to pārvērta virsrakstā par to, ka cilvēka smadzenes nobriest tikai līdz 24 gadu vecumam (La Vanguardia). Pētījuma secinājums ir šaurāks. Tajā salīdzināti dažādos vecumos miruši cilvēki, nevis vieni un tie paši cilvēki dzīves gaitā, tāpēc tas rāda tendenci populācijā un vienā smadzeņu apgabalā, nevis nosaka konkrētu vecumu, kad katra cilvēka smadzenes ir nobriedušas. No tā nevar secināt, ka pēc šī vecuma cilvēks pārstāj mācīties.

Apmēram 60–65 gadu vecumā atšķirības atkal pieaug, taču tās galvenokārt skar glijas un imūnšūnas, nevis visu smadzeņu garozu (The Transmitter). Spānijas mediji agrīnā vecuma aktivitāti saistīja ar gēniem, kas saistīti ar šizofrēniju un bipolāriem traucējumiem, bet vēlākā glijas šūnu aktivitāti — ar Alcheimera slimību (El Imparcial). Tā ir sakritība starp gēnu kopu aktivitāti un dzīves posmiem; tā nepierāda, ka kāds no šiem modeļiem izraisa slimību.

Kur beidzas novecošana un sākas slimība

Dzīves ilguma karte kļūst noderīgāka, ja to salīdzina ar plašāku pētījumu kopuma daļu. Cits atlants, kurā aplūkotas vairākas slimības, analizē vairāk nekā 6,3 miljonus šūnu kodolu no 1 494 donoriem, tostarp cilvēkiem ar Alcheimera un Parkinsona slimību, šizofrēniju un bipolāriem traucējumiem (Nature). Kodolu skaits nav donoru skaits, un vecuma līknes veidotas tikai no veselo donoru datiem. Atlants apraksta gan aktivitātes programmas, kas kopīgas dažādiem traucējumiem, gan tādas, kas raksturīgas vienam no tiem.

Atgriezīsimies pie pētnieces un demences parauga. Tagad viņa var salīdzināt imūnšūnu signālu ar to, kāda šo šūnu aktivitāte parasti novērojama līdzīga vecuma veselu cilvēku smadzenēs. Ja signāls sakrīt, tā, visticamāk, ir parasta novecošanas pazīme. Ja tas atšķiras no līknes, tas kļūst par kandidātu, ko vērts pētīt tālāk.

Šis darbs sniedz atskaites punktu, lai vienā smadzeņu garozas apgabalā atšķirtu ar slimību saistītus signālus no normālas novecošanas. Tas ir pētniecības rīks, nevis diagnostikas tests vai ārstēšana. Laboratoriskajos un klīniskajos pētījumos vēl jānoskaidro, kuri no šiem iespējamajiem signāliem patiešām veicina simptomus.