15 Mart 2015 Pazar

İnsan Beyin Hücreleri Fare Hafızasını Güçlendiriyor 14 Ağustos 2014 Kategori:Güncel, Makaleler...

İnsan Beyin Hücreleri Fare Hafızasını Güçlendiriyor

Yeni bir araştırma, insan beyninin nasıl geliştiği ve yeni ilaçlar bulunması
konusuna nasıl destek olduğu hakkında ipuçları sunuyor. 
human_astrocyte
İnsan astrositleri (yeşil renkle gösterilenler), fare beynine nakledildiklerinde özel yapılarını koruyorlar. Resim: : Maiken Nedergaard and Steve Goldman/ University of Rochester Medical Center
Yeni yapılan bir araştırmaya göre, beyinlerine insan hücresi nakledilen fareler öğrenme ve hafıza konusunda benzerlerine göre daha iyi performans sergiliyorlar. Bugün Cell Stem Cell’de yayımlanan bulgulara göre insan beyninin evrimi, astrosit denilen uzun süre ihmal edilmiş olan hücrelerde müthiş bir gelişme kaydetmiştir ve nörolojik ve psikiyatrik olası tedavilerin uygulanması alanında daha iyi yollar sunabilir.
Geleneksel olarak, beyin-beden büyüklüğü kıyaslandığında, sıra dışı zihinsel yeteneklerimizin, evrim esnasında büyük bir patlama yaşadığı düşünülmekteydi. Ama şu anda büyüklüğün her şey demek olmadığını biliyoruz. Bazı araştırmacılar, beynin genel büyüklüğü ve yapısından ziyade, odaklarını beynin mikroskobik yapısına yönelttiler. Burada da insan beynindeki evrimin, hücresel boyutta farklı özellikler taşıdığından yola çıkılıyor.
Bu farklı özelliklerden bir tanesi de tamamen yeni bir hücre tipinin ortaya çıkmasıydı. Mesela, insanların ve diğer büyük maymunların beyinleri(ayrıca da filler, bazı balina ve yunus türlerinin beyinleri) von Economo nöronları denen büyük hücreler ihtiva eder. Bu tür hücreler fare ve diğer primat olmayan memelilerde bulunmaz. Diğer bir farklılık ise, var olan hücre tiplerinin karmaşıklığında artış gözlenmesiydi. Özellikle astrositler insan beyni evrimi sırasında sayısız değişikliğe uğradılar. Astrositler, sinir sistemindeki nöronlarda bulunan ve sinir hücresi olmayan glia hücrelerinin çeşitli türlerinden biridir. Glia hücreleri ve nöronlar yaklaşık olarak aynı zamanlarda keşfedildiler. Ama nöronları izole eden destek hücreleri olan, besleyen ve aralarındaki boşluğu tıpkı strafor gibi dolduran glia hücrelerine gereken önem verilmedi. Fakat son 10 yıl içinde, astrositler beyin işlevinde çok önemli bir rol elde ettiler. Artık biliyoruz ki, astrositler sinyal ağlarını düzenliyorlar ve nöronların birbirleriyle iletişimlerini düzenleyerek beynin bilgiyi işleme yeteneğine önemli katkılar sağlıyorlar.
2009 yılında, New York’ta Rochester Universitesi Tıp Merkezi’nden karı-koca Maiken Nedergaard and Steve Goldman, fare astrositleri ile insan ve şempanze beyinlerinden alınan astrositler arasında büyük farklılıklar olduğunu bildirdiler. İnsan astrositlerinin fare astrositlerinden 20 kat daha büyük olmalarının yanı sıra, ayrıca da diğer beyin hücreleriyle kan damarlarının bağlantısı için kullandıkları pek çok “parmak projeksiyondan” 10kat daha karmaşık olduklarını gördüler. İnsan hücreleri fare hücrelerinden daha etkin çalışırlar, yaydıkları dahili sinyaller yaklaşık 4 kat daha hızlıdır. Dahası, insan beyninde astrositlerin alt türleri de bulunur. Bunlar farelerde yoktur. Astrositlerin nöronlara oranı çok daha büyüktür. Bu türlerin farklılıklarını incelemek için Nedergaard, Goldman ve çalışma arkadaşları insan düşütlerindeki progenitör glia hücrelerini(astrositleri oluşturan kök hücreler) ayırdılar, yeşil florışıllı protein ile etiketlediler ve sonra da yeni doğmuş fare beyinlerine naklettiler. Hayvanlar yetişkinliğe ulaştıklarında, araştırmacılar bunların beyinlerini incelediler ve hücrelerin çoğunun farklılaşmamış progenitörler olduğunu gördüler. Ama az bir miktar hücre de, fare beyin devresine kendilerini entegre eden insan astrositi haline tekamül etmişti.
Araştırmacılar ayrıca insan hücrelerinin, hipokampüs parça dokusundaki sinaptik bağlantının güçlenmesini artırdığını fark ettiler. Bu işlemin öğrenme ve yeni hatıraların düzenlenmesi konusunda çok önemli olduğu düşünülmektedir. Bu da öğrenme ve hafıza üzerine yapılan pek çok deneydeki gelişmiş performans ile ilişkilendirilmektedir.
İnsan hücresi nakledilen fareler, hafif bir elektrik şokunu belirgin bir ses ya da etraflarındaki bir yer ile ilişkilendirmeyi öğrendiler. Bunu da kendilerine fare hücresi eklenen başka bir grup hayvandan çok daha hızlı yaptılar. Ayrıca bir labirentte yollarını yaklaşık 2 kat daha hızlı buldular ve sıradışı bir ortama konulduklarında etraflarındaki bildik objelerin farkına varmakta çok daha iyiydiler.
Stanford Üniversitesi’nden nörobiyolog Ben Barres “Bu son derece inanılmaz bir çalışma ve gösteriyor ki insan astrositleri fare astrositleri ile karşılaştırıldıklarında, sinapsları kontrol etme de insan astrositleri gerçekten çok daha gelişmiş durumda.” Barres bazı uyarılarda da bulunuyor: Bu demek değildir ki astrositler normal gen profillerini sergiliyorlar. Gelişmiş kognitif performansın sebebi ısrarcı öncü hücreler olabilir.”
Emory Üniversitesi’nden evrimsel nöroanotomist Todd Preuss bulguların çok ilginç olduğunu ama insan ve fare astrositleri arasında işlevsel olarak bu kadar büyük fark olmasının da şaşırtıcı olmadığını söylüyor. Bu durum, sinaptik plastisite moleküler yapısının insan evrimi esnasında değiştiğini gösteren karşılaştırmalı genom bilimi araştırmasıyla da uyum içinde. Bu sonuçların, nakil yapılan insan hücrelerinin sonucunda oluştuğu henüz kesin değil. Bu yüzden araştırmacıların şempanze ya da makak gliası nakliyle aynı sonuçları ya da benzer etkiyi elde edip etmeyeceğini görmek ilginç olacak.
Goldman: “Yine de fare beyinlerine insan hücresi nakletme tekniği, araştırmacıların nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların potansiyel tedavilerini test ettikleri yöntemi geliştirebilir. Ayrıca insan deri hücrelerinden alınan glial progenitör hücreleri, uyarılmış pluripotent kök hücrelerini de yeniden programladı. Sonuç olarak artık, beyin hastalığı yaşayan insanlardan glial progenitör hücreler oluşturabiliyoruz. Halühazırda da şizofren hastalardan alınan gliaları taşıyan chimeric fareler( genetik olarak farklı hücrelerden oluşan) oluşturduk. Bu fareler yeni ilaçların değerlendirilmesinde çok daha faydalı olacaklar çünkü mevcut fare modellerinden çok daha fazla insana benziyorlar.”
Bulgular ayrıca beyin araştırmasının nasıl yapıldığıyla ilgili de sonuçlar sunuyor. Astrosit araştırmalarının çoğu fare ve sıçanlar kullanılarak yapılmakta ve bu hücrelerin beyin fonksiyonuna katkıları üzerinde önemli bir anlayış katmakta. Öyle görünüyor ki, insan astrositlerinin yetenekleri farelerinkini çok büyük ölçüde geçmiş durumda. Araştırmacılar bunu tam olarak anlayamıyorlar. Çalışmalarını sadece farelerle sınırlı tutan araştırmacılar, bu astrositlerin farklılaşmalarının-özelleşmelerinin insan beyni evrimine katkısının nasıl olduğunu tam olarak bilemiyorlar.
Preuss: “Maalesef pek çok nörobilimci insandaki bu özelleşmeler üzerine açıkça tartışma yapmak istemiyorlar. Çünkü model hayvanlarının yetersizliğinin sorgulanmasından korkuyorlar. Bu araştırma, karşılaştırmalı ve deneysel araştırmaların bir arada var olabileceklerini, olmaları gerektiğini; bu çizgide yapılacak daha fazla araştırmanın aydınlatıcı olacağını gösteriyor.”

Hiç yorum yok:

Yorum Gönder