تزریق مایع مغزی از موش های جوان باعث بهبود حافظه در موش های پیر می شود



افیا یک انسان، یکی از اولین نشانه های پیر شدن افراد ناتوانی در به خاطر سپردن چیزهای کوچک است. ممکن است کلیدهای خود را اشتباه قرار دهند، یا در مسیری که اغلب طی می‌شود گم شوند. برای یک موش آزمایشگاهی، فراموش می کند که وقتی نورهای روشن و وزوز شدید قفس شما را فرا می گیرد، یک ضربه الکتریکی به پا به سرعت دنبال می شود.

اما محققان دانشگاه استنفورد دریافتند که اگر مایع مغزی نخاعی را از یک موش جوان به موش مسن تزریق کنید، قدرت یادآوری قبلی خود را بازیابی می کند و در انتظار منجمد می شود. آنها همچنین پروتئینی را در مایع مغزی نخاعی یا CSF شناسایی کردند که به هیپوکامپ نفوذ می کند، جایی که باعث بهبود حافظه می شود.

این پیشرفت وسوسه انگیز، که چهارشنبه در نیچر منتشر شد، نشان می دهد که عوامل جوانی که در CSF در گردش هستند، یا داروهایی که مسیرهای مشابهی را هدف قرار می دهند، ممکن است برای کاهش زوال شناختی پیری مورد استفاده قرار گیرند. شاید مهمتر از آن، این برای اولین بار پتانسیل CSF را به عنوان وسیله ای برای انتقال درمان بیماری های عصبی به شکاف های سخت در دسترس مغز انسان نشان می دهد.

تبلیغات

ماریا لتینن، متخصص مغز و اعصاب در بیمارستان کودکان بوستون و دانشکده پزشکی هاروارد، که در این روش جدید دخالتی نداشت، گفت: «این اولین مطالعه ای است که بهبود واقعی عملکرد شناختی را با تزریق CSF نشان می دهد، و این همان چیزی است که آن را به یک نقطه عطف واقعی تبدیل می کند. پژوهش. “جهت فوق العاده هیجان انگیز در اینجا این است که از این ایده حمایت می کند که ما می توانیم CSF را به عنوان یک راه درمانی برای طیف گسترده ای از شرایط مهار کنیم.”

CSF مایع شفافی است که در اطراف حفره‌های توخالی مغز و نخاع جریان می‌یابد و مواد مغذی آن‌ها را حمام می‌کند و ضایعات سلولی را از بین می‌برد. این در بافتی به نام شبکه مشیمیه تولید می شود که در یک انسان بالغ روزانه بین 400 تا 600 میلی لیتر از مواد (تقریباً 2 فنجان) را پمپاژ می کند. در حین گردش، مایع مغزی نخاعی هر چیزی را که سلول‌هایی که از آن عبور می‌کند ترشح می‌کنند، می‌گیرد، بنابراین برای دهه‌ها دانشمندان و پزشکان آن را برای نشانه‌های ناراحتی نشان‌دهنده بیماری، مانند بتا آمیلوئید در مورد آلزایمر، تحت نظر داشتند.

تبلیغات

تنها در 10 سال گذشته محققان شروع به بررسی کردند که آیا CSF چیزی بیش از یک جریان شیمیایی غیرفعال است و در واقع نقش فعالی در هدایت رشد و حفظ سلامت مغز دارد. این فرضیه ای است که به دلیل دشواری دسترسی به کانال های بسته شده که در آن CSF در گردش است، آزمایش آن سخت بوده است. این به قدری چالش برانگیز است که وقتی تونی ویس-کورای، متخصص مغز و اعصاب دانشگاه استنفورد، در مورد انتقال CFS از موش‌های جوان به موش‌های پیر با دکتر فوق‌دکتر تال ایرم تماس گرفت، او همه چیز را امتحان کرد تا او را از این موضوع منصرف کند.

از اواخر دهه 1990، Wyss-Coray روی مغز سالخورده مطالعه می‌کند، و سعی می‌کند تمام راه‌هایی را که می‌تواند با پیر شدن و ترسیم تصحیح‌های مسیر احتمالی به بیرون پرتاب کند، ترسیم کند. او به STAT گفت: مکان واضح برای شروع CSF بود، زیرا نشان دهنده محیط مستقیمی است که سلول های مغز در آن ساکن هستند. اما از نظر فنی بسیار دلهره آور بود. بنابراین در اواسط دهه 2000، او به مطالعه بهترین چیز بعدی روی آورد: خون. در سال 2014، آزمایشگاه او نشان داد که هجوم خون جوان حافظه و یادگیری را در موش‌های میانسال با استفاده از تکنیکی که شامل دوختن موش‌های جوان به موش‌های مسن و ترکیب رگ‌های خونی آنها برای ایجاد یک مدار دو حیوانی بود، بهبود بخشید.

اما هیچ راهی برای انجام این کار با مغز وجود ندارد. بنابراین Iram در عوض یک سری از جراحی‌های پر خطر را آغاز کرد، که در آن هر ضربه‌ای از چاقوی جراحی می‌تواند خون را به CSF بفرستد، آن را با پروتئین آلوده کند و نمونه را غیرقابل استفاده کند. ابتدا، او با زحمت CSF را از موش‌های جوان بیهوش استخراج کرد و تمام آنچه را که می‌توانست از مغز آنها به اندازه یک نخود استخراج کرد – حدود 10 میکرولیتر یا یک دهم حجم یک قطره خون. هنگامی که او حدود 90 میکرولیتر جمع آوری کرد، CSF جوان را در ظرفی قرار داد که در پشت یک موش قدیمی کاشته شده بود، که به آرامی مایع را از طریق یک لوله کوچک به مغز حیوانات در طول هفت روز پمپ کرد.

یک هفته و نیم بعد، زمانی که این موش‌ها در معرض همان محرکی قرار گرفتند که قبل از تزریق آموزش دیده بودند (نور چشمک زن و صدای وزوز)، بیشتر از موش‌های هم سن و تمرینی که نداشتند منجمد شدند. CSF جوان دریافت کرد. آنها بهتر می توانستند خاطره ترس مرتبط با شوک الکتریکی را به خاطر بیاورند.

سپس، ایرم و همکارانش از توالی RNA تک سلولی برای باز کردن مراکز حافظه این موش ها، هیپوکامپ، استفاده کردند، جایی که حدود 270 ژن را پیدا کردند که بیان آنها در پاسخ به CSF جوان تغییر کرده بود. آنها بزرگترین تغییرات را در نوع خاصی از سلول به نام الیگودندروسیت ها مشاهده کردند که میلین را تولید می کنند – ماده ای غنی از چربی و پروتئین که اتصالات بین نورون ها را می پوشاند.

Wyss-Coray می‌گوید: «اینها سلول‌هایی هستند که اساساً عایق سیم‌کشی بین سلول‌های عصبی مغز را می‌سازند – این مانند پوشش پلاستیکی روی یک کابل است. آنها برای اجازه دادن به سلول های عصبی برای برقراری ارتباط موثر با یکدیگر بسیار مهم هستند. و ما دریافتیم که در پاسخ به CSF جوان، تعداد بیشتری از این سلول‌ها تولید می‌شوند و عایق‌های بهتری هستند.»

مطالعات اخیر نشان داده است که وقتی خاطرات جدیدی ایجاد می کنید و نورون ها در اتصالات جدید قرار می گیرند، سیگنال هایی را به جمعیتی از سلول های بنیادی می فرستند و به آنها دستور می دهند تا به الیگودندروسیت های جدید تبدیل شوند. اما با بالا رفتن سن افراد، این سیگنال‌ها شروع به کاهش می‌کنند و منجر به کاهش الیگودندروسیت‌ها، میلین کمتر و ارتباط ضعیف‌تر بین نورون‌ها می‌شود که پیش‌ساز بیولوژیکی از دست دادن حافظه است.

تیم Wyss-Coray این سیگنال‌ها را غربال کردند و یک نامزد امیدوارکننده پیدا کردند، یک فاکتور رشد فیبروبلاست به نام Fgf17، که باعث تکثیر الیگودندروسیت در موش‌های جوان می‌شود و با افزایش سن، بیان را کاهش می‌دهد. هنگامی که آنها فقط Fgf17 را به CSF موش های مسن تزریق کردند، شاهد بهبود حافظه مشابه با CSF جوان بودند. در نهایت، آن‌ها به موش‌های جوان آنتی‌بادی ضد Fgf17 تزریق کردند تا سلول‌های آن‌ها را از جذب آن ممانعت کند، که یادآوری آنها را مختل کرد و عملکرد آنها را در چالش ماز کاهش داد.

Wyss-Coray گفت: “این به مفهوم تغییر محیط برای تغییر عملکرد مغز کمک می کند.” مایع اصلی که مغز در آن شنا می کند حاوی اطلاعات هیجان انگیز زیادی است، نه فقط در مورد عواملی که در نتیجه پیری یا بیماری وارد مایع نخاعی می شوند، بلکه یک مایع فعال است که در واقع می تواند مغز را جوان کند. بنابراین منبعی از زیست‌شناسی کاملاً جدید است که مردم تازه شروع به دنبال کردن آن کرده‌اند.»

اما انتظار نداشته باشید که به این زودی خدمات تزریق CSF جوان را مشاهده کنید. Wyss-Coray گفت که رویکرد ترجمه ای محتمل تر این است که سعی کنیم اثرات Fgf17 را با یک داروی مولکولی کوچک تقلید کنیم، چیزی که در سال های آینده به تحقیقات بسیار بیشتری نیاز دارد.