Μια μεγάλη διεθνής ερευνητική προσπάθεια, με επικεφαλής τον Έλληνα επιστήμονα Δρ. Πάνο Ρούσσο, ανέλυσε πάνω από 6,3 εκατομμύρια εγκεφαλικά κύτταρα από 1.494 δότες, από νεογέννητα έως ανθρώπους 108 ετών, αποκαλύπτοντας δύο κρίσιμα σημεία μετάβασης στον ανθρώπινο εγκέφαλο: γύρω στα 24 και στα 60 χρόνια. Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Nature, ρίχνουν φως στη φυσιολογική γήρανση του εγκεφάλου και στις διαφορές που εμφανίζονται όταν εκδηλώνεται μια νευρολογική ή ψυχιατρική νόσος.
Η μελέτη επικεντρώθηκε στον προμετωπιαίο φλοιό, την περιοχή πίσω από το μέτωπο που διαδραματίζει κεντρικό ρόλο στη λήψη αποφάσεων, τον σχεδιασμό, τη συναισθηματική ρύθμιση και τον σχηματισμό μνήμης. Πρόκειται για μια περιοχή που επηρεάζεται τόσο από τη γήρανση όσο και από νευροεκφυλιστικές και ψυχιατρικές διαταραχές.
Οι ερευνητές εξέτασαν τη δραστηριότητα γονιδίων σε πολλούς τύπους κυττάρων, από νευρώνες και κύτταρα του ανοσοποιητικού έως κύτταρα των αιμοφόρων αγγείων και υποστηρικτικά κύτταρα απαραίτητα για τη φυσιολογική λειτουργία του εγκεφάλου. Στα δείγματα περιλαμβάνονταν άνθρωποι χωρίς διεγνωσμένη εγκεφαλική διαταραχή, αλλά και ασθενείς με νόσο Αλτσχάιμερ, νόσο Πάρκινσον, άνοια με σωμάτια Lewy, αγγειακή άνοια, σχιζοφρένεια και διπολική διαταραχή.
Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι κατά την παιδική ηλικία και την εφηβεία, πολλά είδη εγκεφαλικών κυττάρων αλλάζουν ραγδαία, καθώς ο εγκέφαλος σχηματίζει συνεχώς νέες συνδέσεις και αναδιοργανώνεται. Γύρω στην ηλικία των 24 ετών, ο ρυθμός αλλαγής επιβραδύνεται σημαντικά, σηματοδοτώντας ένα σημείο καμπής στην ανάπτυξη. Από τα 24 έως τα 60 περίπου, ο προμετωπιαίος φλοιός παραμένει σχετικά σταθερός. Μετά την ηλικία των 60, οι αλλαγές που σχετίζονται με τη γήρανση γίνονται πιο εμφανείς, με τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για τη διατήρηση και την προστασία του εγκεφάλου να γίνονται πιο ενεργά.
Ένα αξιοσημείωτο εύρημα αφορά το σύστημα του κιρκάδιου ρυθμού. Σε νέους και μεσήλικες ενήλικες, οι νευρώνες που εμπλέκονται στον σχεδιασμό, τον σχηματισμό μνήμης και τη λήψη αποφάσεων διατηρούν έναν ρυθμό περίπου 24 ωρών. Ωστόσο, αυτό το μοτίβο αρχίζει να μειώνεται μετά την ηλικία των 60 ετών. Σύμφωνα με τον Δρ. Kiran Girdhar, συν-συγγραφέα της μελέτης από την Ιατρική Σχολή Icahn του Mount Sinai στη Νέα Υόρκη, μετά από αυτή την ηλικία, τα ανοσοκύτταρα του εγκεφάλου αναπτύσσουν νέους ρυθμούς που σχετίζονται με το στρες και τη φλεγμονή σε κυτταρικό επίπεδο. Ορισμένα ανοσοκύτταρα και κύτταρα που λειτουργούν για την προστασία και τη μόνωση των νευρικών ινών γίνονται επίσης πιο ενεργά το βράδυ για να επεξεργάζονται τις κατεστραμμένες πρωτεΐνες.
Η σύγκριση μεταξύ διαφορετικών νόσων αποκάλυψε κοινά μοριακά μοτίβα αλλά και χαρακτηριστικά που ξεχωρίζουν κάθε διαταραχή. Ιδιαίτερα έντονες ομοιότητες καταγράφηκαν μεταξύ της νόσου Αλτσχάιμερ, της νόσου Πάρκινσον, της αγγειακής άνοιας και της άνοιας με σωμάτια Lewy, σε διεργασίες που αφορούν την ανάπτυξη των νευρικών κυττάρων, την επικοινωνία των νευρώνων και τη λειτουργία των αιμοφόρων αγγείων. Στις νόσους Αλτσχάιμερ και Πάρκινσον εντοπίστηκαν επίσης κοινές βιολογικές οδοί στα μικρογλοιακά κύτταρα, τα ανοσοκύτταρα του εγκεφάλου.
Ένα ενδιαφέρον εύρημα αφορά ανθρώπους που, παρά την προχωρημένη νόσο Αλτσχάιμερ, κατάφεραν να διατηρήσουν σε μεγαλύτερο βαθμό τη γνωστική τους λειτουργία. Στους ανθρώπους αυτούς παρατηρήθηκαν διαφοροποιήσεις σε κυτταρικές διαδικασίες που σχετίζονται με την παραγωγή και τη διαχείριση ενέργειας. Σύμφωνα με τον Δρ. Ρούσσο, πρόκειται για ενδείξεις πιθανών προστατευτικών μηχανισμών, οι οποίοι χρειάζονται περαιτέρω διερεύνηση.
Τα ευρήματα της μελέτης συμφωνούν με προηγούμενη έρευνα του Πανεπιστημίου του Cambridge, βασισμένη σε χιλιάδες εικόνες εγκεφάλου, η οποία είχε δείξει ότι ο εγκέφαλος αναδιαρθρώνεται συνεχώς κατά την παιδική ηλικία και στη συνέχεια μεταβαίνει σε μια πιο οργανωμένη και σχετικά σταθερή κατάσταση γύρω στην ηλικία των 32 ετών. Η νέα μελέτη προσθέτει μια προοπτική σε μοριακό και κυτταρικό επίπεδο.
Συνολικά, οι ερευνητές χαρτογράφησαν γενετικές επιδράσεις στη δραστηριότητα περισσότερων από 14.000 γονιδίων και δημιούργησαν ξεχωριστά μοριακά προφίλ για δότες με νόσο Αλτσχάιμερ. Οι διαφορές που καταγράφηκαν τόσο στη ρύθμιση των γονιδίων όσο και στις προβλεπόμενες αλληλεπιδράσεις μεταξύ κυτταρικών τύπων ανέδειξαν πόσο διαφορετική μπορεί να είναι η βιολογία δύο ανθρώπων με την ίδια διάγνωση. Αυτό θα μπορούσε να αποτελέσει τη βάση για τη μελλοντική διερεύνηση περισσότερο εξατομικευμένων θεραπευτικών στρατηγικών.
Για τον Δρ. Ρούσσο, η πρακτική αξία του νέου χάρτη βρίσκεται στη δυνατότητα να περιοριστεί η αναζήτηση των κατάλληλων θεραπευτικών στόχων. Μια αποτελεσματική παρέμβαση πρέπει να δρα στη σωστή βιολογική διαδικασία και στα σωστά κύτταρα. Ο χάρτης μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να εντοπίσουν ποιοι κυτταρικοί πληθυσμοί είναι πιο ευάλωτοι, ποιες διαδικασίες ενδέχεται να προστατεύουν τη λειτουργία του εγκεφάλου και ποιοι πιθανοί θεραπευτικοί στόχοι αξίζει να διερευνηθούν περαιτέρω.
