Az agy őssejtjei folyamatosan új mielintermelő sejteket előállítására törekszenek
Egerekkel végzett kísérletek során a Johns Hopkins Medicine tudósai új bizonyítékokat találtak arra, hogy a mielint termelő sejtek elődei – a kevés olyan agysejt-típus egyike, amely felnőttkorban is tovább termelődik – széles körben és állandó ütemben differenciálódnak, nem pedig sérülésre vagy az öregedésre reagálva, szükség esetén – ahogy korábban hitték. A tudósok szerint a mielint károsító betegségek, például a sclerosis multiplex elleni kezelések hatásosak lehetnek, ha maximálisan kihasználják ezt a belső potenciált.
A Nemzeti Egészségügyi Intézet által finanszírozott és január 22-én a Science című folyóiratban bemutatott új tanulmány az agyban található oligodendrociták nevű sejtekre összpontosít. Ezek a sejtek egy zsírtartalmú, szigetelő bevonatot termelnek, a mielint, ami az idegsejtek axonjait borítja, hogy gyorsítsa az elektromos jelek továbbítását a központi idegrendszerben.
A demielinizáló rendellenességek, amelyek általában autoimmun támadások, fertőzések vagy genetikai tényezők következményei, látásproblémákat, gyengeséget, zsibbadást, fájdalmat, valamint koordinációs és egyensúlyi zavarokat okoznak az emberekben.
Az idegsejtekkel ellentétben az oligodendrociták több évtizeden át termelődnek az emberi agyban, amit az oligodendrociták elődsejtjeinek (OPC-k) populációja tesz lehetővé, amelyek új oligodendrocitákká alakulhatnak. „Az OPC-k felnőttkori agyban való fennmaradásának egyik oka az, hogy nagyon hosszú ideig kell mielint termelnünk” – mondja Dwight Bergles, Ph.D., a Johns Hopkins Egyetem Orvostudományi Karának Diana Sylvestre és Charles Homcy idegtudományi professzora. Hozzáteszi, hogy mivel az OPC-k képesek önmegújulásra, az idegrendszer egyik leghosszabb élettartamú prekurzor (előanyag) sejttípusa.
A sclerosis multiplexben, traumával kapcsolatos agyi gyulladásban vagy más demielinizáló betegségekben szenvedő embereknél a mielin eltűnik. „A mielin elvesztése megzavarja az idegsejtek információátviteli képességét és megváltoztatja az idegpályák működését” – mondja Bergles. Az OPC-k fennmaradása azonban lehetővé teszi az oligodendrociták regenerálódását és – legalábbis részlegesen – a mielin helyreállítását.”
A jelenlegi tanulmányban a Johns Hopkins csapata közelebbről megvizsgálta, hogyan differenciálódnak az OPC-k új oligodendrocitákká. A kutatók szerint ez a folyamat kevéssé hatékony, mivel a differenciálódni próbáló OPC-k többsége nem képes sikeresen létrehozni új oligodendrocitákat.
Az oligodendrociták kialakulása szabályozásának megértése érdekében a csapat megvizsgálta a meglévő emlős génadatbázisokat, hogy van-e olyan közös molekuláris marker, amely segítségével azonosítható, hogy az OPC-k mikor kezdik meg az oligodendrocitákká való átalakulást különböző emlősfajokban, beleértve az egereket, a marmoset-majmokat és az embereket. Megállapították, hogy amikor az OPC-k megkísérlik a differenciálódást, megváltoztatják génkifejeződésüket, hogy módosítsák az őket körülvevő extracelluláris mátrixot, egyfajta fehérjehálót. Megállapították, hogy ez a molekuláris változás pitypang-szerű struktúrák (dandelion clock-like structures, DACS) kialakulásához vezet, amelyek nevüket a pitypang gömbölyű magfejéről kapták, és kifejezetten a differenciálódó OPC-k körül jelennek meg. Ez az ismeret új lehetőséget nyújtott az OPC-k agyi differenciálódásának nyomon követésére.
A Bergles és Yevgeniya Mironova, Ph.D. kutató munkatárs által vezetett csapat képes volt nyomon követni a DACS-t egerek agyában, genetikai jelöléssel és képalkotó eszközökkel igazolta, hogy minden differenciálódó OPC olyan DACS-t termel, amely fennmarad, amíg az elődsejtek oligodendrocitákká érnek. Aztán a tudósok rájöttek, hogy az OPC-k az egér agyának minden részében megkísérlik a differenciálódást, még azokban a régiókban is, ahol nincsenek oligodendrociták és a neuronok nem mielinizálódnak.
„Ez megmutatta nekünk, hogy az OPC-k differenciálódása folyamatosan zajlik az agy egész területén. Úgy tűnik, hogy bennük van ez a belső késztetés, hogy folyamatosan új oligodendrocitákat próbáljanak létrehozni” – mondja Bergles. „Bár ez kevéssé hatékony, úgy gondoljuk, hogy ez a folyamat azért alakult ki, hogy az agy minden részében egyenlő lehetőséget biztosítson új oligodendrociták és mielin előállítására. Ezután a neuronok feladata eldönteni, hogy ezek közül a differenciálódó sejtek közül melyik maradjon életben, hogy mielint termeljen.”
Az utolsó kísérletsorozatban a tudósok eltávolították az oligodendrocitákat és a mielint az egerek agyából, hogy utánozzák a mielinnel kapcsolatos betegségeket, károsodásokat és öregedést. Ekkor az történt, hogy az OPC-k a szokásos módon folytatták folyamatos differenciálódási folyamatukat, függetlenül attól, hogy sürgősen szükség van-e új mielinre. Bár az OPC-k differenciálódása nem nőtt, több ilyen sejt maradt életben, hogy új oligodendrocitákat képezzen, ami azt mutatja, hogy a sérülés után az új mielin megjelenésének növekedéséért az integráció változásai, és nem a prekurzor sejtek közvetlen mobilizálása felelős.
„Úgy tűnik, hogy ez az állandó OPC-differenciálódás az agy fejlődésére, nem pedig a javításra lett tervezve” – mondja Bergles, aki szerint az oligodendrociták termelési folyamatának fejlődési aspektusait kihasználó kezelések megtalálása növelheti a mielin gyors javításának esélyét.