Μελέτη χαρτογραφεί πώς η εγκεφαλική διέγερση μεταβάλλει τα γονίδια σε ζωντανό ανθρώπινο ιστό

Ερευνητές χαρτογράφησαν για πρώτη φορά τον τρόπο με τον οποίο η εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση μεταβάλλει την έκφραση των γονιδίων σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων σε ζωντανό ανθρώπινο εγκεφαλικό ιστό, ένα βήμα που θα μπορούσε να ανοίξει νέους δρόμους για την αντιμετώπιση της γνωστικής έκπτωσης.

Από τον ιστό ασθενών στον μοριακό χάρτη

Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε την Τετάρτη στο Nature, επιστήμονες από το UCLA Health και το Πανεπιστήμιο του Τέξας Southwestern Medical Center χρησιμοποίησαν δωρηθέντα ιστό από τον κροταφικό λοβό ανθρώπων, ο οποίος διατηρήθηκε ζωντανός στο εργαστήριο για αρκετές ημέρες μετά τη χειρουργική αφαίρεση, για να εφαρμόσουν πρότυπα ηλεκτρικής διέγερσης παρόμοια με την εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση και να παρακολουθήσουν τις μοριακές συνέπειες σε επίπεδο μεμονωμένων κυττάρων.uclahealth+1

Η εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση, η οποία παρέχει ηλεκτρικούς παλμούς μέσω εμφυτευμένων συσκευών, χρησιμοποιείται ήδη για τη θεραπεία της νόσου Πάρκινσον και της ιδεοψυχαναγκαστικής διαταραχής. Ωστόσο, οι επιδράσεις της στους διάφορους τύπους κυττάρων του ανθρώπινου εγκεφάλου, καθώς και τα γονίδια που ενεργοποιούν αυτά τα κύτταρα ως απόκριση, είχαν μελετηθεί μέχρι τώρα μόνο σε ζώα ή σε ιστούς εργαστηριακής καλλιέργειας.neurosciencenews+1

Η ομάδα ανέπτυξε αυτό που περιγράφουν ως μια "πλατφόρμα ex vivo", η οποία ενσωματώνει τη διέγερση μέσω συστοιχίας μικροηλεκτροδίων με ταυτόχρονη νευρωνική καταγραφή και γονιδιωματική ανάλυση μεμονωμένων πυρήνων. Μετά τη διέγερση, τα εγκεφαλικά κύτταρα παρουσίασαν μεγαλύτερο συγχρονισμό στον τρόπο πυροδότησής τους, ένα πρότυπο που σχετίζεται με τον σχηματισμό μνήμης. Στη συνέχεια, οι ερευνητές απομόνωσαν τους πυρήνες των μεμονωμένων κυττάρων και κατέγραψαν τη γενετική δραστηριότητα κάθε τύπου κυττάρου.genengnews+1

Τα αστροκύτταρα συμμετέχουν στην απόκριση

Μεταξύ των πιο αξιοσημείωτων ευρημάτων της μελέτης είναι ότι τα μη νευρωνικά υποστηρικτικά κύτταρα, γνωστά ως αστροκύτταρα, ενεργοποίησαν τα δικά τους ξεχωριστά γενετικά προγράμματα κατά τη διάρκεια της διέγερσης, ανεξάρτητα από τις αποκρίσεις των νευρώνων. Οι νευρώνες και τα αστροκύτταρα ενεργοποίησαν ξεχωριστά σύνολα γονιδίων, γεγονός που υποδηλώνει ότι η εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση εμπλέκει ευρύτερα γλοιακά-νευρωνικά δίκτυα και δεν προκαλεί απλώς ηλεκτρική πυροδότηση μόνο στους νευρώνες.genengnews+1

Οι ερευνητές επικύρωσαν επίσης τα εργαστηριακά τους ευρήματα συγκρίνοντάς τα με ιστό από ασθενείς που είχαν υποβληθεί σε κλινική εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση πριν από τη χειρουργική επέμβαση, επιβεβαιώνοντας ότι παρόμοια πρότυπα γονιδιακής έκφρασης εμφανίζονται μέσα στον ζωντανό εγκέφαλο.medicalxpress+1

Προς θεραπείες ακριβείας

"Κατανοώντας ακριβώς ποια γονίδια ενεργοποιούνται σε ποια κύτταρα κατά τη διάρκεια της διέγερσης, μπορούμε να αρχίσουμε να σχεδιάζουμε πιο ακριβείς προσεγγίσεις για την εν τω βάθει εγκεφαλική διέγερση και ενδεχομένως να ενισχύσουμε αυτή την κλινική στρατηγική με φαρμακολογικές θεραπείες για να βοηθήσουμε στην επιβράδυνση της γνωστικής έκπτωσης", δήλωσε η επικεφαλής συγγραφέας Genevieve Konopka, πρόεδρος του Τμήματος Νευροβιολογίας στο UCLA Health.uclahealth+1

Οι ερευνητές αναγνώρισαν ότι απαιτείται περαιτέρω εργασία για την κατανόηση των επιδράσεων της μακροχρόνιας διέγερσης, του τρόπου με τον οποίο τα ενεργοποιημένα κύτταρα επηρεάζουν τους γείτονές τους, καθώς και του τρόπου με τον οποίο βαθύτερες περιοχές του εγκεφάλου, οι οποίες είναι πιο δύσκολο να ληφθούν από ζωντανούς δότες, ανταποκρίνονται σε μοριακό επίπεδο.medicalxpress