Benda nýjustu rannsóknir til þess að tauga- og heilafrumur geti endurnýjað sig, öfugt við það sem áður var talið?
Ef vefir líkamans verða fyrir skemmdum búa flestir þeirra yfir þeim eiginleika alla ævi að geta gert við sig. Þennan eiginleika má að mestu þakka svokölluðum stofnfrumum (e. stem cells). Þær líkjast fósturfrumum og geta endurnýjað sig nánast endalaust og það sem meira er, þær geta sérhæfst í margar mismunandi frumugerðir.
Stofnfrumur í blóðmerg eru gott dæmi um þetta, en þær geta sérhæfst í allar gerðir blóðfrumna, það er rauðkorn, blóðflögur og fjöldann allan af hvítfrumugerðum. Aðrar stofnfrumur verða til dæmis að mismunandi frumugerðum í húð, lifur og innþekju meltingarvegarins. Nánar má lesa um þetta efni í svari sama höfundar við spurningunni Hvað eru stofnfrumur og hvert er hlutverk þeirra?
Smásjármynd af stofnfrumu.
Heili fullorðins manns getur stundum bætt fyrir skemmdir sem kunna að verða á honum með því að mynda ný tengsl milli óskaddaðra taugunga (taugafrumna, e. neurons) sem sluppu við skemmdir. Hins vegar getur heilinn ekki gert við skemmdir með því að mynda nýjar frumur í stað skaddaðra þar sem hann vantar stofnfrumur sem gætu stuðlað að endurnýjun taugunga.
Þetta var að minnsta kosti viðtekin skoðun flestra taugalíffræðinga þar til fyrir skömmu. Rannsóknir vísindamanna við Sahlgrenska háskólasjúkrahúsið í Gautaborg í Svíþjóð og við Salk Líffræðirannsóknastofnunina í La Jolla í Kaliforníu, ásamt fleiri samstarfsaðilum, benda til þess að að minnsta kosti eitt svæði í mannsheilanum, svokallaður dreki (hippocampus), myndi nýja taugunga nokkuð reglulega. Drekinn er mjög mikilvægur fyrir minni og nám. Hann geymir ekki minningar, heldur hjálpar til við að mynda þær með því að taka við upplýsingum frá öðrum heilahlutum. Nánar má lesa um drekann og hlutverk hans í svari Jörgens Pinds við spurningunni Hvernig fer heilinn í okkur að því að muna?
Nýjar frumur í drekanum eru fáar miðað við heildarfjölda frumna í heilanum. Þrátt fyrir það vekur þessi frétt, ásamt nýlegum niðurstöðum úr rannsóknum á dýrum, miklar vonir. Fyrirliggjandi gögn gefa til kynna að stofnfrumur myndi líklega nýja taugunga á öðrum stað í heilanum, nánar til tekið í ilmskynsberkinum og séu til staðar, þó ef til vill í dvala, á enn fleiri stöðum. Hugsanlegt er því að fullorðinn mannsheili, sem hingað til hefur verið talinn ófær um að gera við sjálfan sig, búi í raun yfir miklum möguleikum á að endurnýja taugunga.
Grænu myndirnar þrjár sýna hægri og vinstri hlið drekans. Efst til vinstri í heilbrigðum manni, þar fyrir neðan í sjúklingi með flogaveiki og loks Alzheimersjúklingi. Sneiðmyndin sýnir staðsetningu drekans í heilanum.
Takist rannsakendum að finna hvernig örva megi stofnfrumur sem eru til staðar í heilanum til að sérhæfast í nægilega marga nýja, virka taugunga í völdum heilahlutum væri hugsanlega hægt að milda áhrif ýmissa truflana af völdum skemmda og dauðs heilavefs. Slíkar skemmdir eða truflanir geta til dæmis verið fylgifiskur Parkinson-veiki, Alzheimer-sjúkdóms, heilablóðfalls eða höfuðáverka.
Að sjálfsögðu er ekki nóg að sýna eingöngu fram á að nýmyndun taugunga eigi sér stað í mannsheilanum. Ef lokamarkmiðið er að örva tiltekin svæði í hrörnandi heila til að endurnýja sig þurfa vísindamenn að komast að því hvar í mannsheilanum er að finna stofnfrumur sem geta sérhæfst í taugunga og hvort slíkir nýmyndaðir taugungar starfi rétt og séu færir um að senda og taka á móti boðum eins og vera ber. Til allrar lukku virðist nýmyndun taugunga í dreka mannsheilans vera sambærileg því sem gerist hjá rottum og músum og því geta vísindamenn nýtt sér rannsóknir á nagdýrum til að fá mikilvægar vísbendingar.
Reynist það rétt að taugungar myndist reglulega í fullorðnum mannsheila, eins og margir vísindamenn telja núorðið, gæti skilningur á því hvernig sú myndun fer fram gert taugalíffræðingum kleift að framkalla slíka nýmyndun þegar og þar sem hennar er þörf. Á síðustu árum hafa dýratilraunir leitt í ljós að ýmsir þættir hafa jákvæð áhrif á þessa nýmyndun en jafnframt að sum taugaboðefni og hormón hafi hamlandi áhrif.
Mikilvægt er að öðlast skilning á samspili þessara örvandi og hamlandi þátta. Nýmyndun taugunga gerist í nokkrum skrefum - fjölgun stofnfrumna, val á þeim frumum sem skulu halda lífi, flutningur þeirra á nýja staði og sérhæfing - en þáttur sem örvar eitt þessara skrefa hefur ekki endilega sömu áhrifin á hin.
Þáttur sem örvar stofnfrumufjölgun leiðir til fjölgunar nýrra taugunga ef lifun (e. survival) og sérhæfing (e. differentation) þeirra haldast óbreytt. Ef hins vegar dregur úr lifun og sérhæfingu á sama tíma og fjölgun stofnfrumna eykst, mun fjöldi taugunga ekki breytast. Á sama hátt mundi fjöldi nýrra taugunga aukast ef lifun stofnfrumna og sérhæfing þeirra ykist þrátt fyrir að fjölgun þeirra héldist stöðug.
Komið hefur í ljós að örvandi (e. enriched) umhverfi eykur nýmyndun stofnfrumna. Rannsóknir á dýrum benda til þess að hreyfing hafi hvetjandi áhrif á nýmyndun taugunga og örvi fjölgun þeirra á meðan hvatning til náms, það er þrautalausnir, virðast auka á lifun taugunga. Streita virðist aftur á móti draga úr nýmyndun.
Vitað er að tilteknar sameindir hafa áhrif á nýmyndun taugunga. Þar á meðal eru tveir svokallaðir vaxtarþættir, vaxtarþáttur húðþekju (e. epidermal growing factor) og trefjakímfrumna (e. fibroblast growing factor), sem hafa verið rannsakaðir. Kom þá í ljós að sá fyrri örvaði sérhæfingu stofnfrumna í svonefndar glíafrumur (stoðfrumur heilans) en seinni vaxtarþátturinn örvaði þær til að sérhæfast í taugunga.
Athyglisvert er að þegar framkölluð voru sjúkdómseinkenni eins og koma fram í flogaköstum og heilablóðfalli fór af stað mikil fjölgun á stofnfrumum og jafnvel nýmyndun taugunga. Hvort heilinn geti nýtt sér þessi viðbrögð til að endurnýja skemmda vefi er ekki vitað. En fjölgun stofnfrumna og nýmyndun taugunga við slíkar kringumstæður eru mikilvægar vísbendingar um að heilinn búi yfir hæfileika til að endurnýja sig. Spurningin er hvers vegna þessi hæfileiki er svona sjaldan nýttur.
Auk þeirra rannsókna sem hafa beinst að ofangreindum þáttunum hafa einnig verið framkvæmdar rannsóknir á þætti gena í stofnfrumufjölgun og nýmyndun taugunga. Gen geyma uppskriftir að prótínum sem stjórna störfum frumna, þar með talið fjölgun stofnfrumna, lifun, flutningi og sérhæfingu þeirra.
Takist vísindamönnum að finna genin sem stjórna þessum störfum stofnfrumna og greina afurðir þeirra er möguleiki á því að í framtíðinni verði hægt að finna þá keðjuverkun sem hefst með tilteknu áreiti (hvort sem það er umhverfisþáttur eða innri þáttur sem hefur áhrif á genatjáningu) og endar með fjölgun eða fækkun nýrra taugunga.
Með þeirri vitneskju verður ef til vill hægt að stýra nýmyndun taugunga á þeim svæðum heilans þar sem þörfin er mest hverju sinni. Það yrði þá til dæmis gert með lyfjum, genaígræðslu, breytingum í umhverfi eða lífsháttum eins og hreyfingu, ígræðslu stofnfrumna eða samblandi þessara þátta.
Augljóslega mun taka langan tíma að afla allrar þeirrar vitneskju sem þarf áður en þessi framtíðarsýn verður að veruleika og eru mörg ljón eru í veginum áður en því marki verður náð. Þar má nefna að á einhverju stigi verður að hefja rannsóknir á mönnum í stað þess að halda sig eingöngu við nagdýr. Það mun án efa reynast erfitt þar sem margar siðfræðilegar spurningar munu óhjákvæmilega vakna þegar rannsóknirnar komast á það stig.
Heimild og myndir:
Hér getur þú sent okkur nýjar spurningar um vísindaleg efni.
Hafðu spurninguna stutta og hnitmiðaða og sendu aðeins eina í einu. Einlægar og vandaðar spurningar
um mikilvæg efni eru líklegastar til að kalla fram vönduð og greið svör. Ekki er víst að tími vinnist til að
svara öllum spurningum.
Persónulegar upplýsingar um spyrjendur eru eingöngu notaðar í starfsemi vefsins, til dæmis til að
svör verði við hæfi spyrjenda. Spurningum er ekki sinnt ef spyrjandi villir á sér heimildir eða segir ekki
nægileg deili á sér.
Spurningum sem eru ekki á verksviði vefsins er eytt.
Að öðru leyti er hægt að spyrja Vísindavefinn um allt milli himins og jarðar!
Sólin
Rís 05:36 • sest 21:19
Tunglið
Rís 16:44 • Sest 05:50
Flóð
Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05
Fjara
Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09
