Zespół kierowany przez prof. Dariusza Rakusa z Uniwersytetu Wrocławskiego znalazł sposób na odmłodzenie mózgu starych myszy. Polscy badacze pokazali, że jeśli odpowiednio spowolni się rozkład glikogenu w mózgu, to mysi seniorzy są gotowi do przyjmowania nowych informacji, a połączenia w ich mózgu wyglądają jak w mózgu mysich młodzików.
Polscy naukowcy sprawdzili, czy starzenie mózgu można zatrzymać, a może nawet cofnąć. Potwierdzili hipotezę, że da się to zrobić spowalniając rozkład glikogenu w mózgu (inhibitor enzymu dostarczany był myszom poprzez zastrzyki w brzuch). Badania ukazały się w czasopiśmie „Aging Cell” (DOI: 10.1111/acel.13928).
Glikogen a mózg
Glikogen to wielocukier (składa się z tysięcy reszt glukozowych), w którym pakowana jest energia pochodząca ze spożywanego przez nas cukru. Glikogen magazynowany jest w wątrobie i mięśniach. Okazuje się jednak, że duże znaczenie ma też w mózgu i w powstawaniu śladów pamięciowych.
Astrocyty to komórki, które zajmują przestrzeń pomiędzy neuronami. Ludzie mają ich w mózgu mniej więcej tyle, co neuronów. Już jakiś czas temu w serii różnych badań odkryto, że w astrocytach dochodzi m.in. do tworzenia mleczanu (kojarzyć można go z zakwasami) z rozbitego glikogenu. Późniejsze badania wykazały, że mleczan ten jest niezbędny w procesie powstawania śladów pamięciowych. Astrocyty bowiem wydzielają mleczan, ale tylko wtedy, kiedy zwierzę się uczy – dzięki temu szlak neuronalny obok tych astrocytów jest pobudzany. Mleczan powoduje więc powstanie śladów pamięciowych – poprzez wzmacnianie pobliskich połączeń synaptycznych.
Aby sprawdzić, do czego służy ten mleczan w mózgu, w zagranicznych badaniach podawano kurczakom przez czaszkę inhibitor rozkładu glikogenu – substancję, która spowalnia rozbijanie glikogenu, a więc blokuje w mózgu powstawanie mleczanu. Okazało się, że kurczaki słabiej zapamiętywały i gorzej się uczyły (nie były w stanie zapamiętać, którego koloru kulki, którymi je karmiono, miały okropny, gorzki smak).
Polacy prowadzili badania podobnych procesów, ale okazało się, że inny zespół wyprzedził ich z publikacją. Naukowcy z Wrocławia i Warszawy postanowili więc przeprowadzić badania na innym odcinku – sprawdzić, co zahamowanie produkcji mleczanu spowoduje w mózgu starych osobników. Były bowiem hipotezy, że w dojrzałym mózgu zadziała tu inny mechanizm.
Rzeczywiście wynik był bardzo ciekawy – stare, dwuletnie myszy (myszy żyją tak krótko, że w przeliczeniu na wiek ludzi to 70-80-latkowie) po dwóch tygodniach podawania im blokerów rozpadu glikogenu, lepiej wypadały w testach behawioralnych: były gotowe podejmować wyzwania – eksplorować nowe obiekty w swoim otoczeniu i poznawać nową przestrzeń bardziej niż tę dobrze już poznaną. A z ciekawością i gotowością o przyjmowania nowych informacji jest zwykle u mysich seniorów słabo.
Synapsy po liftingu
Polski zespół zbadał też zmiany w budowie mózgów tych starych myszy. Po dwóch tygodniach eksperymentu synapsy w mysich mózgach zmieniły kształt. Stały się takie, jak u myszy młodych – były gotowe przyjmować nowe informacje.
Kolejnym wnioskiem z tego doświadczenia było to, że przy niedoborze mleczanu proteom hipokampu – czyli zestaw białek produkowanych w strukturze mózgu kluczowej dla tworzenia pamięci – upodabnia się do proteomu myszy młodych. Mózg zaczyna więc pracować według innego schematu.
Ten sam związek – mleczan – pełni więc w mózgu różne funkcje na różnych etapach życia: za młodu jest niezbędny, aby zapamiętywać nowe informacje i uczyć się, ale kiedy dzięki niemu mózg się już ukształtuje – blokuje jego dalszą plastyczność.
Prof. Rakus pytany, czy przy okazji tej „kuracji odmładzającej” mózg myszy mógł utracić część wspomnień, odpowiada, że owszem. – Aby mózg był gotowy przyjmować nowe informacje, być może część najsłabszych śladów pamięciowych została wymazana – ocenia.
Naukowiec porównuje ten proces do tego, co dzieje się u dwu-trzyletnich dzieci, kiedy w mózgu następuje „wielkie wymazywanie”. Choć jednak w tym wieku pojawia się tzw. amnezja dziecięca – dzieci tracą bardzo wiele wspomnień (to dlatego ludzie nie pamiętają prawie nic z pierwszych 2-3 lat swojego życia), to najsilniejsze ślady pamięciowe nie zostają utracone. Badacz przypuszcza, że podobnie mogło się stać w eksperymencie u leciwych myszy.
Życie bez glikogenu
Badacz zaznacza, że inhibitory rozpadu glikogenu, które w eksperymencie podawano zwierzętom, blokowały rozpad tego wielocukru nie tylko w mózgu, ale i w całym ciele. A gwałtowny rozkład glikogenu w mięśniach jest przecież niezbędny przy intensywnym wysiłku fizycznym.
– Nie zauważyliśmy, żeby wpływało to negatywnie na sprawność fizyczną myszy. Ale może i rzeczywiście nie będą one w stanie bić mysich rekordów w zawodach sportowych – komentuje badacz. Zapewne też takie myszy będą gorzej znosiły okresy przedłużonego głodzenia, bo rozkład glikogenu w wątrobie jest źródłem glukozy dla organizmu przy niedoborze pokarmu. Ale głód myszom w laboratorium nie groził.
Badania zostały przeprowadzone na UWr we współpracy z: Instytutem Biologii Eksperymentalnej im. Nenckiego PAN w Warszawie, Instytutem Biochemii Max-Plancka w Martinsried, Politechniką Wrocławską, Uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu, Uniwersytetem Medycznym we Wrocławiu oraz Instytutem Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Hirszfelda PAN we Wrocławiu, a finansowanie badań zapewniło Narodowe Centrum Nauki.
Źródło: www.naukawpolsce.pl, fot. Pixabay
