Ανακαλύψεις για την υπερβολική ωρίμανση και γήρανση στον ιππόκαμπο
Μια πρωτοποριακή μελέτη από ερευνητές του Πανεπιστημίου Fujita Health και του Μετσοποντιακού Ινστιτούτου Ιατρικής Επιστήμης του Τόκιο έχει αποκαλύψει μια προηγουμένως παραμελημένη μορφή εγκεφαλικής ανωμαλίας που σχετίζεται με το άγχος: την υπερβολική ωρίμανση και γήρανση στον ιππόκαμπο, μια κατάσταση που ονομάζουν “υπερ-ωριμότητα”. Η μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Neuropsychopharmacology, εξέτασε συστηματικά δημόσια διαθέσιμα σύνολα δεδομένων και εντόπισε υπογραφές γονιδιακής έκφρασης της υπερ-ωρίμανσης του ιππόκαμπου σε 17 σύνολα δεδομένων που αφορούσαν 16 μοντέλα ποντικών με νευροψυχιατρικές διαταραχές, περιλαμβάνοντας μοντέλα άγχους, κατάθλιψης, σχιζοφρένειας και νευροεκφύλισης.
Ευρήματα της μελέτης
Ενώ προηγούμενες έρευνες είχαν επικεντρωθεί κυρίως στην νευρωνική ανωριμότητα σε νευροψυχιατρικές καταστάσεις, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ορισμένα μοντέλα παρουσίαζαν το αντίθετο, δείχνοντας προφίλ γονιδιακής έκφρασης που υποδεικνύουν μια υπερ-προχωρημένη κατάσταση ανάπτυξης και γήρανσης. Οι ερευνητές εντόπισαν 16 μοντέλα ποντικών που εμφάνιζαν υπερβολικά ενισχυμένα πρότυπα γονιδιακής έκφρασης της τυπικής μεταγεννητικής ανάπτυξης στον ιππόκαμπο, αναφερόμενα ως ποντίκια μοντέλου υπερ-ωρίμανσης. Η ανάλυση πλούτου διαδρομών αποκάλυψε ότι τα γονίδια που σχετίζονται με την υπερ-ωρίμανση ήταν έντονα εμπλουτισμένα σε συντακτικές διαδικασίες, με βασικά συντακτικά γονίδια όπως τα Camk2a και Grin2b να είναι σταθερά υπερρυθμισμένα σε πολλά μοντέλα.
Συσχέτιση με τη συμπεριφορά του άγχους
Ο ιππόκαμπος, μια περιοχή του εγκεφάλου που είναι κρίσιμη για τα συναισθήματα και τη μνήμη, είναι γνωστός για την αξιοσημείωτη πλαστικότητά του. Για να ποσοτικοποιήσουν τον βαθμό κυτταρικής ωρίμανσης, η ομάδα ανέπτυξε έναν “δείκτη ωρίμανσης” βασισμένο σε πρότυπα γονιδιακής έκφρασης και αξιολόγησε τη σχέση του με τη συμπεριφορά που σχετίζεται με το άγχος. Αναδείχθηκε μια θετική συσχέτιση: η υπερ-ωρίμανση του ιππόκαμπου συσχετίστηκε με αυξημένες συμπεριφορές άγχους, ενώ τα προηγουμένως καθιερωμένα μοντέλα που χαρακτηρίζονταν από ανωριμότητα του ιππόκαμπου συνδέθηκαν με μειωμένο άγχος. Σημαντικά, τα ποντίκια που εκτέθηκαν χρόνια σε κορτιζόλη, μια βασική ορμόνη του στρες, παρουσίασαν επίσης υπερ-ωρίμανση του ιππόκαμπου και αυξημένο άγχος, υπογραμμίζοντας τη συμβολή του στρες σε αυτές τις εγκεφαλικές και συμπεριφορικές ανωμαλίες.
Αυτά τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι η δυσρύθμιση της ωρίμανσης του ιππόκαμπου, είτε προς την ανωριμότητα είτε προς την υπερ-ωρίμανση, μπορεί να επηρεάσει τη συναισθηματική συμπεριφορά μέσω μεταβολών στην γονιδιακή έκφραση και τη λειτουργία των συντακτικών διαδικασιών. Ωστόσο, η αιτιώδης σχέση μεταξύ των ανωμαλιών ωρίμανσης του ιππόκαμπου και του άγχους παραμένει να διευκρινιστεί.
Οι ερευνητές διερεύνησαν αν τα γονιδιακά προφίλ των ποντικών μοντέλου υπερ-ωρίμανσης έμοιαζαν περισσότερο με τα πρότυπα που σχετίζονται με την μεταγεννητική ανάπτυξη ή τη γήρανση. Διαπίστωσαν ότι τα ατομικά μοντέλα τείνουν να παρουσιάζουν μεγαλύτερη ομοιότητα με μία από τις δύο διαδρομές. Επιπλέον, αναλύσεις συγκεκριμένων τύπων κυττάρων υποδείκνυαν ότι οι μικρογλοίοι, οι αστροκύτταροι και τα κύτταρα granule μπορεί να συμβάλλουν στις γηρασμένες γονιδιακές εκφραστικές αλλαγές σε αυτά τα μοντέλα.
Η ομάδα επίσης ανάλυσε τα μεταγραφώματα του ιππόκαμπου από μεταθανάτια εγκεφαλικά δείγματα ασθενών με κατάθλιψη, διπολική διαταραχή και σχιζοφρένεια, εντοπίζοντας μερικές επικαλύψεις με προφίλ γονιδιακής έκφρασης που σχετίζονται με την υπερ-ωρίμανση και τη γήρανση. Αν και τα πρότυπα ποίκιλλαν μεταξύ των συνόλων δεδομένων, πιθανώς λόγω της ετερογένειας των ανθρωπίνων καταστάσεων, οι παρατηρούμενες υπογραφές επιταχυνόμενης γήρανσης ευθυγραμμίζονται με προηγούμενες αναφορές ότι το ψυχολογικό στρες μπορεί να επιταχύνει τη βιολογική γήρανση.
«Αυτό υποδηλώνει ότι η υπερ-ωρίμανση του εγκεφάλου μπορεί, τουλάχιστον σε ορισμένες πληθυσμιακές ομάδες, να αντιπροσωπεύει μια κοινή μοριακή υπογραφή σε πολλές ψυχιατρικές διαταραχές», δήλωσε ο Δρ. Hideo Hagihara, κύριος συγγραφέας. «Μεταξύ των επηρεαζόμενων γονιδίων υπάρχουν υποψήφιοι που θα μπορούσαν δυνητικά να χρησιμεύσουν ως διαγνωστικοί δείκτες ή ακόμα και στόχοι για νέες θεραπείες».
«Δεν κατανοούμε ακόμη πλήρως τους κοινούς μοριακούς μηχανισμούς μέσω των οποίων διάφοροι γενετικοί και περιβαλλοντικοί παράγοντες οδηγούν σε υπερ-ωρίμανση», δήλωσε ο Δρ. Miyakawa. «Η ανάπτυξη και η γήρανση του εγκεφάλου δεν είναι σταθερές ή γραμμικές διαδικασίες».
