Uszkodzona tkanka mózgowa zaczęła się odbudowywać. Naukowcy zobaczyli ten proces podczas obserwacji żywych myszy. Po miejscowej utracie astrocytów komórki znajdujące się wokół ubytku zaczęły się namnażać. Nie przemieszczały się jednak w prosty sposób. W stronę uszkodzonego miejsca wędrowały ich jądra, a z czasem cały obszar ponownie został zasiedlony przez astrocyty.
Nie oznacza to, że dorosły mózg potrafi samodzielnie naprawić każdy uraz. Tego badanie nie pokazuje. Jest jednak dowodem na to, że dojrzała tkanka nerwowa ma zdolności naprawcze, których mechanizm dopiero zaczynamy rozumieć. Naukowcy liczą, że ich poznanie może kiedyś pomóc w leczeniu chorób i uszkodzeń mózgu.
Astrocyty ruszają na ratunek uszkodzonemu mózgowi
Za badaniem stoją naukowcy z Uniwersytetu w Zurychu. Wyniki opublikowane w czasopiśmie "Nature Neuroscience" dotyczą astrocytów, czyli komórek glejowych obecnych w układzie nerwowym. Badacze sprawdzali, co dzieje się z tkanką, kiedy te komórki zostają miejscowo utracone. Ich rola jest znacznie szersza. Astrocyty dostarczają neuronom składników odżywczych, pomagają regulować przepływ krwi i utrzymują właściwe środowisko chemiczne w tkance nerwowej. Mają też znaczenie dla zachowania jej właściwej struktury. Bez ich sprawnego działania prawidłowa praca mózgu byłaby niemożliwa.
Naukowcy postanowili sprawdzić, jak astrocyty reagują na ich wybiórcze usunięcie. Wykorzystali model związany z neuromyelitis optica spectrum disorder (NMOSD). To autoimmunologiczna choroba, w której przeciwciała skierowane przeciwko akwaporynie-4 mogą prowadzić do uszkodzenia astrocytów.
Potem przyszedł czas na obserwację. Badacze śledzili mózgi żywych myszy przez kolejne dni i tygodnie. Jednym z wykorzystanych narzędzi była dwufotonowa mikroskopia in vivo, pozwalająca obserwować zmiany zachodzące bezpośrednio w żywej tkance. Obraz, który zobaczyli, był nieoczekiwany. Astrocyty znajdujące się na obrzeżach uszkodzonego obszaru zaczynały się przebudowywać i namnażać. Nie poprzestawały jednak na tym.
Najpierw wędrują jądra, potem odbudowuje się sieć
Największe zaskoczenie dotyczyło sposobu, w jaki komórki uzupełniały powstały ubytek. Nowe astrocyty nie musiały po prostu przemieszczać się w całości do miejsca, w którym ich zabrakło. Badacze zaobserwowali inny mechanizm. W stronę uszkodzonego obszaru stopniowo przesuwały się jądra komórkowe. Astrocyty znajdujące się przy granicy ubytku przechodziły intensywną przebudowę i zaczynały się namnażać. Ich nowo powstałe jądra mogły następnie przemieszczać się na znaczną odległość.
Proces nie zachodził w ciągu kilku godzin. Potrzebował czasu. W kolejnych tygodniach prowadził jednak do ponownego zasiedlenia obszaru, który wcześniej został pozbawiony astrocytów. Dorosła tkanka nerwowa ma więc więcej możliwości przebudowy, niż dotąd jej przypisywano – mózg nie działa tak, jak myśleliśmy jeszcze kilka lat temu. Nie należy mylić tego z pełną regeneracją. Po ciężkim urazie mózg nie potrafi po prostu odtworzyć utraconych struktur.
Sam termin "samonaprawa mózgu" może być tutaj mylący. Nie chodzi o to, że po uszkodzeniu odrastają neurony albo odbudowują się całe obszary mózgu. Badacze zobaczyli coś bardziej precyzyjnego: astrocyty potrafiły odbudować utraconą sieć i ponownie zasiedlić uszkodzony fragment tkanki. Odkrycie dotyczy konkretnej sytuacji: miejscowej utraty astrocytów u myszy. Pokazuje jednak coś ważnego. Nawet dorosła tkanka nerwowa potrafi uruchomić własne mechanizmy odbudowy, a część z nich można obserwować bezpośrednio w żywym organizmie.
Zobacz także
Odkrycie może otworzyć nową drogę dla terapii
Naukowcy nie zatrzymali się na obserwowaniu samych zmian w tkance. Sprawdzili również, co w tym czasie dzieje się z aktywnością genów. Analizy przestrzenno-czasowe pozwoliły wskazać geny oraz szlaki sygnałowe uruchamiane podczas odbudowy sieci astrocytów. Badacze zauważyli też wyraźną zmianę aktywności genów w czasie. Poszczególne sygnały włączały się na różnych etapach odbudowy, a następnie były wygaszane, gdy proces naprawczy zbliżał się do końca.
Badacze chcą teraz dokładniej rozłożyć ten mechanizm na czynniki pierwsze. Które sygnały uruchamiają odbudowę? Co sprawia, że proces się kończy? Odpowiedzi na te pytania mogą w przyszłości pomóc wykorzystać naturalne zdolności naprawcze mózgu w terapii. Na razie jest to jednak odległa perspektywa. Badanie przeprowadzono na myszach, więc nie wiadomo, czy identyczny mechanizm występuje u ludzi. Nie ma też pewności, że jego sztuczne pobudzenie przyniosłoby pacjentom korzyści. Samo odkrycie mechanizmu nie oznacza jeszcze, że można bezpiecznie zamienić go w leczenie.
Mózg ma więcej możliwości adaptacji, niż jeszcze niedawno przypuszczano. Dotyczy to także astrocytów. Wcześniejsze prace pokazywały, że po urazie komórki te mogą się namnażać i budować struktury wokół uszkodzonego miejsca. Tym razem badacze poszli krok dalej. Obserwowali żywą tkankę po wybiórczym usunięciu astrocytów i mogli prześledzić kolejne etapy jej odbudowy.
Przed naukowcami jeszcze sporo pracy. Muszą ustalić, które geny i sygnały uruchamiają odbudowę sieci astrocytów. Jeśli podobny mechanizm uda się potwierdzić u ludzi, może on w przyszłości wskazać nowy kierunek dla terapii, których celem jest regeneracja uszkodzeń mózgu.
Do przełomu w leczeniu chorób neurologicznych jeszcze daleka droga. Wyniki badania pokazują jednak, że dorosły mózg ma możliwości naprawcze, których dotąd nie znaliśmy. Po utracie astrocytów potrafi uruchomić mechanizm prowadzący do odbudowy ich sieci. Kolejne badania pokażą, czy podobnie dzieje się w ludzkim mózgu.
Nie przegap żadnej ważnej wiadomości i obserwuj nas w Google News!