Badania przeprowadzono na 20-miesięcznych myszach – co w przypadku tych zwierząt można uznać za wiek podeszły – oraz na grupie kontrolnej, która obejmowała 6-miesięczne gryzonie. Wszystkie myszy poddano serii testów, które miały sprawdzić ich zdolność do uczenia się i zapamiętywania.

Jak zbadać pamięć myszy?

Jeden ze sprawdzianów polegał na wprowadzeniu myszy do labiryntu w kształcie litery „Y”. Na końcu każdego z ramion litery umieszczono identyczne przedmioty. Kiedy zwierzę zapoznało się ze wszystkimi znaleziskami, zabierano je z labiryntu, aby po chwili ponownie w nim umieścić – z tym, że w czasie przerwy zmieniano zawartość jednego z korytarzy.

Następnie naukowcy mierzyli czas, jaki mysz spędziła na badaniu każdego obiektu – zarówno nowego, jak i powtórzonego, który powinna już znać i pamiętać. Okazało się, że starsze myszy znacznie rzadziej pamiętały i rozpoznawały obiekt z poprzedniej wizyty w labiryncie.

Wyniki testów pokazały, że w porównaniu z młodszą grupą wszystkie starsze myszy wykazywały problemy z pamięcią. Po zdiagnozowaniu problemu naukowcy podali im terapię wykorzystującą związek zwany 6-siarczanem chondroityny. Leczenie sprawiło, że myszy odzyskały zdolność do zapamiętywania i w powtórzonych testach wypadły podobnie, jak zwierzęta z młodszej grupy.

Co odpowiada za plastyczność mózgu i pamięć?

Autorzy nowego badania wykazali, że za utratę pamięci wraz z wiekiem odpowiadają zmiany w macierzy pozakomórkowej mózgu – substancji wypełniającej przestrzeń między komórkami. Wcześniejsze badania udowodniły, że tzw. sieci perineuronalne (PNN) – tworzące ustrukturalizowaną formę macierzy pozakomórkowej – są kluczowe dla zdolności mózgu do uczenia się, adaptacji oraz tworzenia wspomnień.

PNN są strukturami nieco podobnymi do chrząstki, a ich główną funkcją jest kontrolowanie poziomu plastyczności mózgu. Pojawiają się u ludzi w wieku około pięciu lat i z czasem „wygaszają” okres zwiększonej plastyczności, podczas którego optymalizowane są połączenia w mózgu. Ostatecznie plastyczność jest niemal całkowicie „wyłączana”, dzięki czemu mózg staje się bardziej wydajny, ale mniej plastyczny – wyjaśniają badacze.

Proces „hamowania” i „napędzania” plastyczności mózgu jest regulowany przez poziomy związków zwanych siarczanami chondroityny, znajdujących się w sieciach PNN. I tak 4-siarczan chondroityny hamuje neuroplastyczność, podczas gdy 6-siarczan chondroityny ją pobudza. Wraz z wiekiem w ludzkim mózgu zmienia się równowaga tych związków, a nasza zdolność do uczenia się i tworzenia nowych wspomnień się pogarsza, co prowadzi do problemów z pamięcią i demencji.

Naturalny dopalacz dla mózgu

Zespół z Cambridge i Leeds postanowił sprawdzić, czy manipulowanie poziomem siarczanów chondroityny w PNN może przywrócić neuroplastyczność mózgu i złagodzić związane z wiekiem deficyty pamięci. W tym celu starzejącym się myszom podano zmodyfikowane wektory wirusowe, pobudzające wytwarzanie 6-siarczanu chondroityny w PNN.

Wyniki badań przeszły oczekiwania samych naukowców. Myszy poddane eksperymentalnej terapii niemal całkowicie odzyskały zdolność zapamiętywania, dochodząc do poziomu podobnego do tego, jaki zaobserwowano u młodszych gryzoni.

Aby jeszcze lepiej zbadać rolę 6-siarczanu chondroityny w utracie pamięci, naukowcy wyhodowali genetycznie zmodyfikowane myszy, które były w stanie wytwarzać tylko niskie poziomy tego związku, co miało naśladować zmiany związane ze starzeniem się. Już w wieku zaledwie 11 tygodni myszy te wykazywały oznaki przedwczesnej utraty pamięci. Jednak po użyciu nowej terapii poziom 6-siarczanu chondroityny wzrósł, a myszy zyskały pamięć i plastyczność mózgu porównywalną z tą u zdrowych osobników.

Możliwe jest skuteczne zapobieganie demencji

Ekscytujące w tym jest to, że chociaż nasze badanie dotyczyło tylko myszy, ten sam mechanizm powinien działać u ludzi – cząsteczki i struktury w ludzkim mózgu są takie same jak u gryzoni. Sugeruje to, że możliwe jest zapobieganie utracie pamięci u ludzi w starszym wieku – mówi profesor James Fawcett z Uniwersytetu w Cambridge.

W poszukiwaniu skutecznej terapii zespół nie opiera się jedynie na swojej metodzie wykorzystującej wektory wirusowe. Zidentyfikował już jeden lek, który został dopuszczony do stosowania przez ludzi, a który może okazać się skuteczny we wspieraniu sieci PNN i co za tym idzie – naszej pamięci.

 

Źródło: Molecular Psychiatry.