Mystérium (ne)deliacich sa neurónov

Aký by bol život krásny, keby sa v našej hlave množili nervové bunky napríklad počas sledovania hokejových majstrovstiev sveta alebo pri čítaní facebookových profilov. Spontánne, len tak, z vlastnej iniciatívy.

Foto Fotky&Foto

Krásne predstavy však narážajú na útesy súčasného poznania, ktoré je v tomto prípade nemilosrdne nejednoznačné. Pacient, ktorý utrpel mozgovú porážku, sa dokáže naučiť rozprávať, vie prebudiť stratené spomienky a často aj uviesť pohybové aktivity do takmer pôvodnej podoby. Zdá sa, že regeneračné schopnosti mozgu majú svoj neprehliadnuteľný potenciál. Na jednej strane regeneračného procesu stoja podporné alias gliové bunky a na tej druhej zasa bunky nervové. Zatiaľ čo gliové bunky sú v prípade potreby schopné povolať zo zálohy čerstvé posily, neuróny majú svoju juniorskú reprezentáciu veľmi oklieštenú. Celkom prirodzene sa tlačí do popredia otázka, či má ľudský mozog svoju pôrodnú linku, kde sa rodia nové neuróny. Ak áno, kde prebieha ich školenie a výber pracovného zamerania?

Nobelova cena

Santiago Ramón y Cajal (1852 – 1934), velikán svetových neurovied, tvrdil, že ľudské nervové bunky nie sú schopné sa množiť. Cajal mal nevídaný dar čítať príbehy zo statických obrazov svojich histologických preparátov. Na prelome 19. a 20. storočia prišiel s odvážnymi pohľadmi na tajomný svet mozgu, ktorý v tom čase len začal odhaľovať svoje tajomstvá. Všimol si, že nervové bunky nie sú prepojené ako cievna sieť, a správne predpovedal, že šírenie informácií musí mať chemický základ. Za tento revolučný objav bol spolu s kolegom Camillom Golgim odmenený Nobelovou cenou. Bola to paradoxná situácia, pretože Golgi bol presvedčený, že neurónová sieť funguje ako kanalizačný systém, informácie pretekajú z jedného neurónu do druhého. Aby komisia nezostala v hanbe, prijala oba koncepty. Takmer všetky Cajalove vízie sa s využitím nových technológií postupne potvrdili. Mýlil sa, keď si myslel, že v dospelosti už nevznikajú žiadne nové nervové bunky? Počas dvoch dekád neúnavného bádania vyprodukovali vedci niekoľko stoviek odborných štúdií, ktoré sa venujú téme rodiacich sa neurónov v dospelom mozgu cicavcov. Dlhé roky som sledoval nové a nové objavy potvrdzujúce existenciu čerstvo vznikajúcich neurónov v ľudskom mozgu, až sa náhle objavil článok v anglickom odbornom časopise Nature, ktorý nám ukázal, že všetko, na čo sme sa doposiaľ dívali s nádejou, je možno len artefakt.

Santiago Ramón y Cajal, španielsky nositeľ Nobelovej ceny za medicínu, foto wikipédia

O myšiach a ľuďoch

Mať dlhý chvost a ostré zuby sa vypláca. Malé hlodavce patria medzi živočíšne druhy, o ktorých so závisťou hovoríme, že prežijú globálne otepľovanie, ekologickú katastrofu aj náraz kométy. Navyše príroda nadelila ich mozgu vzácny dar. Je ním neurogenéza – rodenie nových nervových buniek v dospelom mozgu. O hlodavcoch je tiež známe, že majú schopnosť orientovať sa v priestore. Využívajú pritom navigačné prvky, ktoré nemenia svoju polohu. Naučiť sa pohybovať v novom priestore si vyžaduje zapojenie špecifických neurónov v hipokampe. Hipokampus pripomína svojím tvarom morského koníka. Je to centrum na uchovávanie nových informácií a zároveň dôležité miesto na orientáciu v priestore. V roku 1965 Joseph Altman (1925 – 2016) identifikoval v hipokampe potkanov deliace sa neuróny. O čosi neskôr pozoroval Michael Kaplan (1952) čosi podobné v mozgu dospelých opíc. Tieto objavy zostali ukryté v tieni verejného záujmu, neboli totiž v súlade s dogmatickým pohľadom vedeckej komunity. Koncom minulého a začiatkom nového milénia potvrdili ďalšie nezávislé výskumy existenciu neurogenézy v mozgu hlodavcov. V súčasnosti už vieme, že učenie stimuluje vznik nových neurónov v hipokampe hlodavcov. Tie sú schopné zapojiť sa do existujúcej siete a stávajú sa platnými hráčmi v neurónovej komunikácii. V prípade, že cielene zablokujeme proces neurogenézy, ich schopnosť orientovať sa v priestore sa výrazne zhorší.

Dogma na odchode

Experimenty na drobných hlodavcoch nás vlákali do slepej uličky. Na chvíľu sme nadobudli pocit, že aj ľudský mozog využíva rovnakú stratégiu, a zabudli sme na prorocké slová Ramóna y Cajala. V roku 1998 Fred Gage (1950) a Peter Eriksson (1959 – 2007) spôsobili svojím objavom skutočné cunami, ktoré otriaslo našou predstavou o ľudskom mozgu. Jednoduchý experiment, ľahko stráviteľné výsledky a prekvapivý záver. Autori podali piatim pacientom v terminálnom štádiu rakoviny bromodeoxyuridín (BrDU) – látku, ktorá sa integruje do DNA deliacich sa buniek. Predpokladali, že pokiaľ existujú v ľudskom mozgu deliace sa bunky, mali by mať vo svojom DNA zabudovaný BrDU. Vek pacientov sa pohyboval okolo hranice dôchodkového veku. V hipokampe všetkých piatich ľudí objavili nezanedbateľné množstvo deliacich sa buniek. Keď analyzovali profesionálne zameranie týchto buniek, zistili, že dve tretiny z nich sú gliové bunky a jedna tretina spĺňala kritériá nervových buniek. Ich vznik prebiehal vždy v rovnakej oblasti hipokampu. Väčšina z novonarodených neurónov sa priveľmi nevzdialila od miesta svojho narodenia. Od tej chvíle začali odborníci húfne opúšťať starú dogmu, aby sa s rovnakou vášňou pustili do obhajoby nového konceptu. O čosi neskôr sa Jonas Frisén (1966) zameral na pohyb rádioaktívneho uhlíka C14 v prírode. V rokoch 1955 až 1963 sa vykonávali rozsiahle testy jadrových zbraní, vďaka čomu stúpla koncentrácia C14 v ovzduší. Rádioaktívny uhlík sa rovnako ako BrDU začlenil do DNA deliacich sa buniek. Vďaka tomuto prístupu dokázal Frisén identifikovať dátum narodenia jednotlivých neurónov v ľudskom hipokampe podobne, ako postupujú archeológovia pri stanovení úmrtia egyptských faraónov. Potvrdil, že vznik nových nervových buniek v hipokampe je lokalizovaný len na jednom mieste a že obnova sa týka iba vybranej skupiny neurónov. Podľa jeho výpočtov každý deň nášho života vznikne približne 700 neurónov, všetky však patria do tej istej skupiny, takže k žiadnej masívnej generačnej výmene nedochádza.

Tento článok si môžete prečítať v časopise Quark 08/2019.

Ak chcete mať prístup aj k exkluzívnemu obsahu pre predplatiteľov alebo si objednať tlačenú verziu časopisu Quark, prihláste sa alebo zaregistrujte.

Norbert Žilka
Neuroimunologický ústav SAV v Bratislave

Komentáre