Gliasejtek: öregedés és emlékezet

A gliasejteket a közelmúltban még az idegrendszer térkitöltő, támasztó sejtjeiként emlegették (erre utal a név is, ami konkrétan ragasztót jelent görögül), de újabban egyre több vizsgálat támasztja alá, hogy valójában az idegrendszer működésének fontos szereplői. Egy új tanulmány szerint például az öregedés szabályozásában is fontos feladatot látnak el, egy másik vizsgálat pedig az emlékezeti folyamatokban, konkrétan a konszolidációban mutatta ki jelentőségüket.

A gliasejtek és az öregedés

A XX. század eleje óta ismerik el az idegtudósok egybehangzóan, hogy az idegrendszer is sejtekből épül fel, méghozzá idegsejtekből és gliasejtekből. A század első felében a központi idegrendszerben található gliasejtek fő típusait is leírták, például az asztrocitákat és az oligodendrogliákat is. Az asztrocitákhoz főleg az idegszövet karbantartását, az oligodendrogliákhoz pedig a idegsejtek nyúlványainak szigetelését, mielinizációját lehet kötni (ennek fontos szerepe van az idegrendszer által létrehozott jelek zavartalan továbbításában). Az utóbbi évtizedekben számos olyan eredmény látott napvilágot, amelyek újabb funkciókat kötnek a gliasejtekhez, vagyis egyre inkább egy olyan pincér szerepét látszanak betölteni, aki nem csak kiviszi a szakács ételeit, hanem fűszerezi is azokat.

Egy új kutatás szerint például az öregedés szabályozásában is szerephez jutnak a gliasejtek. Korábban már kiderült, hogy a C. elegans nevű fonálféregben az idegsejtek által szabályzott jelátviteli folyamatok jelentősen befolyásolják az állat élettartamát, ezért merült fel az amerikai kutatókban, hogy ebbe akár a gliasejtek is beleszólhatnak. Noha az öregedést még korántsem értjük teljesen, elég sok eredmény mutat arra, hogy az egyik fontos részfolyamata a sejtek ún. proteosztázisának felborulása. Ez azt jelenti, hogy a sejtben felszaporodhatnak a rosszul működő, térszerkezetüket vesztett fehérjék, ami akadályozza a sejt normális működését. Noha valószínűleg ez a folyamat lényegében sejtszinten szabályozódik, egy 2013-ban publikált kutatás eredményei szerint a ’kukac’ (C. elegans) idegsejtjeiben egy génkifejeződést befolyásoló fehérje (transzkripciós faktor – XBP-1) mennyiségének megnövekedése apró vezikulák kibocsájtását idézi elő, ami fokozza a fehérjék lebontását végző enzimek mennyiségét a bélsejtekben, és végső soron megnöveli az állat várható élettartamát.

A kutatók ebben a vizsgálatban az XBP-1 folyamatosan aktív formáját fejeztették ki a kukac kefalikus tok sejtjeivel, melyek a fej területén lévő idegsejtek nyúlványait burkolják és sok tekintetben hasonlítanak az emlősök asztrocitáihoz. Azt találták, hogy az állatok bélsejtjeiben fokozódott a fehérjéket lebontó enzimek mennyisége és megemelkedett az állatok várható élettartama, vagyis a neuronokhoz hasonlóan a gliák is hatással lehetnek a szervezet öregedésére, a bélsejtek protesztázisának befolyásolása révén. A gliák azonban nem bocsájtanak ki olyan kicsi vezikulákat, mint az idegsejtek, hanem nagyobb méretű, neuropeptideket tartalmazó hólyagocskákat hoznak létre. A kutatók azt tapasztalták, hogy az ehhez szükséges masinéria gátlásával a módosított XBP-1-et kifejező kukacok élettartama átlagosra csökkent.

celegansglia
A kukac feji végén található érzékszemölcsöket beidegző idegsejteket az ún. kefalikus tok sejtek (zölddel) borítják. Méretarány: 20 µm (Forrás: Verkhratsky és Nedergaard, 2018 – Physiological Reviews).

Ezek az eredmények tehát azt mutatják, hogy a C. elegans esetében a gliasejtek is részt vesznek az öregedés egy fontos faktorának tűnő proteosztázis szabályozásában. Egyelőre nem tudjuk, hogy pontosan melyik neuropeptid szabadul fel ezekből a sejtekből, és azt sem, hogy közvetve vagy közvetlenül hat-e a bélsejtekre. A kérdések megválaszolása csak idő kérdése, hogy hogyan tudjuk majd felhasználni ezt az információt, az már jóval homályosabb.

A gliasejtek és az emlékezet

oligo
Az oligodendrogliák a környezetükben lévő idegsejtek nyúlványait burkolják (Forrás: wikipedia.org).

Egy másik friss kutatás a gliasejtek emlékezeti folyamatokban betöltött szerepét vizsgálták. Az emlékezetkutatók túlnyomó többsége egyetért abban, hogy a tanulás az idegsejtek kapcsolatrendszerének megváltozásával jár. Úgy tűnik, hogy ebben a gliasejteknek is fontos szerepe van, hiszen az új sejtnyúlványokat is szigetelni, mielinizálni kell. Ezt az új oligodendrogliák létrejötte, vagyis az oligodendrogenezis teszi lehetővé. Egy kanadai kutatócsoport arra talált bizonyítékot, hogy az oligodendrogenezis jelentős hatással van az emléknyomok megszilárdulására, vagyis az emlékezeti konszolidációra is.

A kutatók először meg akartak győződni róla, hogy az általuk kiötlött módszer alkalmas a felnőttkori oligodendrogenezis szelektív leállítására. A kutatók olyan génmanipulált egereket használtak, melyeknél egy vegyület (tamoxifen) beadása indukálta a oligodendrogenezis legfőbb szabályozójának kiütését, hogy a fejlődésük zavartalanul végbemehessen és csak felnőttkorban, egy adott tanulási feladatot követően állíthassák le az oligodendrogenezist. Az állatok agyának szövettani vizsgálata szerint az állatokban valóban csak a felnőttkori mielinizáció szenvedett zavart, csak olyan agyterületeken találtak elváltozásokat, amelyek a fejlődés késői szakaszában mielinizálódnak.

A kutatók ezután azt vizsgálták, hogyan befolyásolja az oligodendrogenezist a normál állatoknál a tanulás. Az állatok egy klasszikus tanulási feladatot kaptak, a Morris-féle vízi labirintust. A feladat lényege, hogy az állatot egy átlátszatlan vízzel teli tartályba helyezik, melynek alján egy kiemelkedés található, amin úszás nélkül is a víz felett tudja tartani a légzőnyílásait. Egy normális rágcsáló idővel megjegyzi a kiemelkedés helyét, és a tartályba helyezést követően rögtön ide igyekszik. A tanulást követően az agykéreg több részén és a hippokampuszban is fokozódott az oligodendrociták száma. Azok az állatok, melyeknél gátolva volt az oligodendrogenezis, hosszabb késleltetést követően rosszabbul teljesítettek ezen a feladaton, vagyis átlagosan hosszabb időbe telt nekik a platform megtalálása, mint normális társaiknak, továbbá az oligodendrociták számának várható megemelkedése is elmaradt náluk. Ezek alapján úgy tűnik, hogy az oligodendrogenezisnek fontos szerepe van az emlékezeti konszolidációban.

A következő kísérletben a kutatók már az emlékezeti konszolidáció elektrofiziológiai korrelátumait vizsgálták. Amennyire manapság tudjuk, az emlékek konszolidációjának lényege, hogy az emlék egy instabil, rövid-távú tárból a stabil, hosszú-távú tárba helyeződik át. Számos kutatási eredmény támogatja azt az elképzelést, hogy a rövid-távú tárnak a hippokampusz, a hosszú-távúnak pedig az agykéreg felel meg. Az egyik legelfogadottabb elmélet szerint ennek a feltételezett információcserének az oroszlánrésze alvás alatt, a külső ingerektől védve zajlik, amit a hippokampuszból és az agykéregből regisztrálható elektrofiziológiai mintázatok jeleznek, nevezetesen a hippokampális éleshullám-fodrok és az alvási orsók. Ezek a jellegzetes mintázatok többnyire szinkronizáltan jelennek meg, sőt az összhang mértéke számos eredmény szerint hatással van a későbbi emlékezeti teljesítményre, vagyis feltehetőleg a konszolidáció hatékonyságára. A kutatók ezúttal félelmi kondícionálást követően vizsgálták az éleshullám-fodrok és az orsók szinkronizációját, és azt találták, hogy ez jelentősen lecsökkent azoknál az állatoknál, amelyeknél gátolták az oligodendrogenezist. Az eredmények szerint tehát a felnőttkori oligodendrogenezis az új idegsejtkapcsolatokat kialakító nyúlványok beborítása révén járul hozzá az emlékezeti konszolidációhoz, ami, egyelőre ismeretlen módon, a konszolidációt kísérő elektrofiziológiai jelenségekre is hatással van.

A két tanulmány újabb ékes bizonyítéka annak, hogy az idegrendszeri működések vizsgálata során nem hagyhatjuk figyelmen kívül a gliasejteket, hiszen nem csak az idegsejtek védelmét szolgálják, hanem fontos elemei az idegrendszer megannyi funkciójának is.

Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2020/8. számában jelent meg.

Források:

https://science.sciencemag.org/content/367/6476/365

https://www.nature.com/articles/s41583-019-0261-y