Mezinárodní tým vedený Jessicou Kwokovou z University of Leeds a Jamesem Fawcettem z University of Cambridge vrátil paměť zestárlým myším. Vědci jsou přesvědčeni, že jejich objev by mohl vést k vývoji léčby, která by zabránila ztrátě paměti u seniorů.
Jak vyplývá ze studie zveřejněné ve vědeckém časopise Molecular Psychiatry, ztráta paměti u seniorů souvisí se stavem tzv. extracelulární matrix v nervové tkáni mozku. Extracelulární matrix si můžeme představit jako jakési bílkovinné „lešení“, na kterém jsou „zavěšeny“ nervové buňky mozku.
Bílkoviny extracelulární matrix tvoří velmi jemnou ale zároveň velmi hustou síť. Neplní v tkáni pouze podpůrnou roli, ale významně se podílí i na aktivitách buněk. S postupujícím věkem se struktura extracelulární matrix mění a zároveň s tím se mění i schopnosti buněk mozku. Tým pod vedením Kwokové a Fawcetta dokázal u starých myší tento proces zvrátit a mozek zvířat omladit.
Proměnlivá plasticita mozku
V případě mozku sehrává extracelulární matrix významnou roli nejen během stárnutí, ale vstupuje do hry už záhy po narození. Podílí se na regulaci tzv. plasticity mozku. Mozek je „tvárný“ po celou dobu našeho života. Mění se v něm aktivita jednotlivých buněk i aktivita jejich vzájemných spojů. S tím se mění také schopnosti a vlastnosti celých nervových obvodů v mozku.
Po narození je mozek vysoce plastický. Rychle se mění, vznikají v něm neustále nové a spoje mezi neurony. To je jeden z důvodů, proč se malé děti učí novým věcem s takovou lehkostí a nové poznatky a dovednosti si ukládají hluboko do paměti.
Řeč se člověk v tomto období naučí tak důkladně, že je s to v ní přemýšlet a zdají se mu v ní sny. Stane se pro něj naprosto přirozeným prostředkem komunikace. Později už se učíme řeči jako „cizí jazyky“ a nikdy je nezvládneme tak dobře jako svou mateřštinu. Nedovolí nám to náš méně plastický mozek.
Vysoká plasticita je výhodná v dětství, kdy se učíme spoustě nových věcí, ale začíná být na překážku v pozdějším věku, kdy mozek potřebuje podávat vyšší výkony. K tomu je zapotřebí posílit „stabilitu“ mozku. Tady sehrává významnou roli tzv. perineuronální síť, která se zkráceně označuje jako PNN (z anglického „perineuronal net“).
PNN se svou strukturou podobá chrupavce. Většinou obklopuje tzv. inhibiční neurony v mozku, jejichž hlavní funkcí je kontrola úrovně plasticity mozku. Tyto neurony se objevují v mozku člověka ve věku kolem pěti let a s jejich „příchodem“ končí období zvýšené mozkové plasticity. V té době už má člověk optimalizovanou síť spojů v mozku. Plasticita mozku je tak částečně potlačena a jeho práce je díky tomu efektivnější.
Chondroitin sulfáty – škodlivé i prospěšné
Tým vedený Fawcettem a Kwokovou se soustředil na skutečnost, že PNN obsahují sloučeniny známé jako chondroitin sulfáty. Některé z nich, jako je chondroitin-4-sulfát, neuroplasticitu potlačují. Jiné, jako je chondroitin-6-sulfát, neuroplasticitu naopak podporují.
Jak stárneme, mění se nám v PNN rovnováha v zastoupení těchto sloučenin. Chondroitin-6-sulfátu ubývá a s tím klesá i naše schopnost učit se novým věcem a vytvářet nové vzpomínky. To je jeden z důvodů, proč nám ve stáří slábne paměť.
Fawcett, Kwoková a jejich spolupracovníci proto zkoumali, zda a nakolik by navození změn ve složením chondroitin sulfátů v PNN napomohlo k obnově neuroplasticity a ke zmírnění výpadků paměti přicházejících s vyšším věkem.
Vědci použili pro experimenty myši staré dvacet měsíců, což je pro tento druh zvířat skutečně seniorský věk. V ověřovacích pokusech vědci jasně demonstrovali, že myším seniorům slouží paměť o poznání hůře než mladým myším v „nejlepším věku“ kolem šesti měsíců.
V jednom takovém testu měly například myši prokázat, že si zapamatovaly určitý předmět. Za tímto účelem byly myši vypuštěny do jednoduchého „bludiště“ ve tvaru Y a mohly prozkoumat, co se nachází na konci obou ramen bludiště. V prvním kole pokusu tam našly naprosto shodné předměty.
Po krátké chvíli byla myš znovu vypuštěna do bludiště, kde na ni tentokrát na konci jednoho ramene čekal zcela nový objekt, zatímco na konci druhého ramene našla myš věrnou kopii předmětu, jaký tam nalezla v prvním kole pokusu.
Vědci měřili dobu, kterou myš strávila zkoumáním každého předmětu. Pokud myš objekt poznala, věnovala mu menší pozornost a přednostně se zajímala o nový, neznámý předmět. Pokud ale zapomněla, co v předchozím kole pokusu na konci ramen našla, věnovala oběma předmětům stejnou pozornost. Oba objekty pro ni byly novinkou. Starší myši podávaly v tomto testu horší výkon a mnohem častěji zapomínaly, co v bludišti už viděly a co je tam pro ně nové.
Během hlavní fáze pokusu vnesli vědci starým myším do mozku speciální viry upravené metodami genového inženýrství a dosáhli tak toho, že mozek myších seniorů zvýšil produkci chondroitin-6-sulfátu v PNN. Na molekulární úrovni tak vědci dosáhli návratu mozku do stavu, jaký je typický pro mladé myši.
Projevilo se to významnou změnou ve funkcích mozku. Starým myším se vrátila ztracená paměť na úroveň srovnatelnou s pamětí mladých myší.
"Když jsme podrobili staré myši naší léčbě, dosáhli jsme pozoruhodných výsledků. Paměť a schopnost učit se se myším vrátila na úroveň, jakou tyto myši naposled zažily, když byly mnohem mladší,“ komentuje výsledky studie Jessica Kwoková.
Šance na léčbu Alzheimerovy choroby
Vědci se rozhodli princip léčby oslabené seniorské paměti ověřit ještě dalším experimentem. Cíleným zásahem do dědičné informace vytvořili myši, které produkovaly jen malá množství chondroitin-6-sulfátu. Tyto myši tedy měly už při narození PNN ve stavu, jaký je typický pro staré myši.
O tom, že se tato zvířata narodila se „starým“ mozkem, svědčil mimo jakoukoli pochybnost fakt, že už ve věku jedenácti týdnů měly paměť na úrovni myších seniorů starých dvacet měsíců. Když vědci vnášeli těmto myším do mozku geneticky modifikovaný virus a jeho prostřednictvím zvyšovali produkci chondroitin-6-sulfátu, došlo u zvířat k obnově paměti na úroveň typickou pro zdravé mladé myši.
„Na našem výzkumu je nejvíc vzrušující fakt, že ačkoliv jsme experimenty provedli na myších, je vysoce pravděpodobné, že stejný mechanismus bude fungovat i u lidí. Molekuly a struktury v mozku člověka a hlodavců jsou stejné. To naznačuje, že bude možné zabránit ztrátě paměti ve stáří i u lidí,“ předestírá perspektivy James Fawcett.
Nasazení geneticky upravených virů do mozku pro léčbu stařecké demence nepředstavuje podle Jamese Fawcetta zásadní problém. Tento přístup se k léčbě lidských neurologických onemocnění testuje po celém světě, a to s velmi nadějnými výsledky. Možná ale nebude geneticky modifikovaných virů zapotřebí.
Vědci z týmu Jessicy Kwokové a Jamese Fawcetta našli lék, který by mohl být pro tyto účely použit. Jde o lék, který je už schválený pro léčbu v humánní medicíně. Užívá se v tabletách a k jeho účinkům patří i potlačení tvorby PNN.
Pokud je tento lék podáván myším a potkanům, napomáhá k obnově paměti u starých zvířat. Kromě toho také zlepšuje výsledky léčby při poranění míchy. Vědci nyní zkoumají, zda by to lék pomohl zmírnit ztrátu paměti na zvířecích modelech Alzheimerovy choroby. Vědci zatím neuvedli, o jaký lék se jedná.
Pokud by se předpoklady týmu Kwokové a Fawcetta potvrdily, znamenalo by to zásadní průlom nejen v léčbě poklesu výkonnosti mozku přirozeně provázejícího stárnutí, ale svitla by šance i na zastavení drastického poklesu ve výkonech mozku při Alzheimerově chorobě a dalších podobných neurodegenerativních onemocněních.
Foto: NICHD, CC BY 2.0
