Starzenie się komórek macierzystych i choroby neurodegeneracyjne

Uszkodzenia mózgu i choroby neurodegeneracyjne stanowią jedną z głównych przyczyn chorobowości i śmiertelności. Do odwracania zwyrodnień układu nerwowego niezbędne jest stałe wytwarzanie neuronów przez nerwowe komórki macierzyste, lecz pod wpływem starzenia ich możliwości stają się ograniczone. Wyjaśnienie mechanizmów proliferacji i starzenia komórek macierzystych jest priorytetem przy tworzeniu terapii na bazie tych komórek.

Finansowany przez UE projekt AGING STEM CELLS (Mechanisms of stem cell proliferation and senescence in the aged and damaged mouse brain) miał za zadanie zbadać mechanizmy starzenia komórek macierzystych. Naukowcy koncertowali się na procesach zachodzących w przebiegu starzenia i uszkodzeń mózgu, obejmujących histon H2AX. Proliferacja nerwowych komórek macierzystych staje się z wiekiem mniej nasilona z powodu kumulatywnego skracania telomerów, co z kolei aktywuje białka uszkodzenia DNA, w tym histon H2AX.

Naukowcy wykazali, że histon H2AX ma działanie ochronne i odgrywa rolę w utrzymaniu liczby komórek macierzystych na przestrzeni całego życia. Stąd też w mózgach starych myszy pozbawionych białka H2AX liczba komórek macierzystych była mniejsza niż u zwierząt typu dzikiego w tym samym wieku. Kolejnym dowodem jest fakt, że myszy z niedoborem H2AX miały z wiekiem pogorszoną pamięć dotyczącą bodźców węchowych.

Oprócz modeli zwierzęcych, w projekcie AGING STEM CELLS uzyskano pierwotne kultury fibroblastów embrionalnych myszy z mutacją genu H2AX. Naukowcy korzystali z pierwotnych kultur w badaniu istotności pojedynczych mutacji dla proliferacji komórek, wzrostu populacji i progresji cyklu komórkowego.

Kolejnym priorytetem projektu była ochrona przed udarem. Naukowcy z projektu AGING STEM CELLS analizowali możliwość wykorzystania receptorów GABA (kanałów jonowych reagujących na kwas gammaaminomasłowy będący neuroprzekaźnikiem) do regeneracji komórek mózgu. W tym celu, sprawdzali, czy antagonista receptora GABA, bikukulina, może wpływać na skutki neuronalne udaru w modelu myszy. Stwierdzili, że leczenie bikukuliną istotnie zwiększyło liczbę niedojrzałych neuronów w miejscu zmiany po 7 tygodniach od udaru. Tym samym, doszli do wniosku, że blokowanie receptorów GABA może być korzystne na wczesnych etapach rekonwalescencji po udarze.

Wyjaśnienie związanego z wiekiem osłabienia neurogenezy i badanie możliwości ponownego jej zintensyfikowania może pomóc w opracowaniu istotnych klinicznie strategii leczenia uszkodzeń mózgu i chorób neurodegeneracyjnych.