Uszkodzenia DNA są nieodłączną częścią procesu uczenia się
Naukowcy z Gladstone Institutes odkryli, że jeden z najczęściej spotykanych typów uszkodzeń DNA w rzeczywistości może być nieodłącznym elementem procesu uczenia się. Jest on również powiązany z chorobą Alzheimera.
Uszkodzenia DNA gromadzą się w naszych komórkach wraz z wiekiem. A jeden szczególny typ - przerwanie obu nici (DSB) - jest uważany za główną przyczynę schorzeń związanych z wiekiem, np. chorobą Alzheimera. Najnowsze dokonania naukowców z Gladstone Institutes sugerują jednak, że DSB w komórkach nerwowych może być częścią jednego z najważniejszych procesów zachodzących w mózgu, czyli uczenia się. Przed samozniszczeniem chronią nas jednak systemy naprawcze, które na bieżąco eliminują wszelkie uszkodzenia. Na naszą niekorzyść działa białko beta amyloid, którego kumulacja w mózgu zwiększa liczbę komórek nerwowych z DSB i opóźnia ich naprawę, co jest uważane za główną przyczynę choroby Alzheimera.
- Odkrycie, według którego kumulacja i naprawa DSB są częścią normalnego procesu uczenia się, bardzo zaintrygowało zespół - powiedział Fred H. Gage z Instytutu Salk, uczestnik badania.
W eksperymencie wzięły udział dwie grupy myszy - zdrowa i genetycznie zmodyfikowana z objawami choroby Alzheimera. Zwierzęta zbadały zupełnie nowe środowisko wypełnione nieznanym obiektami i zapachami. Po dwóch godzinach "zwiedzania" gryzonie powróciły do znanego środowiska. Po zakończonym eksperymencie naukowcy sprawdzili mysie neurony pod kątem występowania DSB. W grupie kontrolnej, czyli zdrowej, zauważono wzrost DSB natychmiast po zbadaniu nowego środowiska, a następnie jego spadek - tuż po powrocie do dobrze znanego miejsca. Grupa zmodyfikowana miała jeszcze wyższy poziom uszkodzeń, a tempo ich naprawy było zauważalnie wolniejsze.
- Byliśmy zaskoczeni obecnością DSB w neuronach zdrowych myszy, ale ścisły związek pomiędzy stymulacją i uszkodzeniami a ich naprawą po powrocie do środowiska domowego sugeruje, że DSB są nieodłączną częścią normalnej aktywności mózgu - powiedziała Elsa Suberbielle z Gladstone Institutes.
Aby przeciwdziałać gromadzeniu się uszkodzeń, zespół wykorzystał powszechnie stosowany lek przeciwpadaczkowy. Miał on poprawić komunikację pomiędzy neuronami i pamięć u obu grup gryzoni. Okazało się, że myszy leczone wspomnianym środkiem miały mniejszą liczbę DSB. Druga strategia polegała na modyfikacji genetycznej, mającej na celu wyłączenie produkcji białka tau, które jest zaangażowane w chorobę Alzheimera. Manipulacja zapobiegła nadmiernej aktywności mózgu oraz ograniczyła liczbę uszkodzeń.
Badania pokazują, że przywrócenie właściwej komunikacji pomiędzy neuronami jest kluczowe dla przeciwdziałania skutkom choroby Alzheimera - być może poprzez utrzymanie odpowiedniej równowagi pomiędzy uszkodzeniami a naprawą DNA.
- Obecnie nie mamy żadnych skutecznych metod leczenia, zapobiegania albo spowalniania choroby Alzheimera, na którą w samych Stanach cierpi ponad 5 mln ludzi. Poznanie jej przyczyn i znalezienie lepszych rozwiązań terapeutycznych nigdy nie było tak ważne. Nasze wyniki sugerują, że dostępne leki mogą chronić neurony przed uszkodzeniami powodowanymi przez tę chorobę. W przyszłości przyjrzymy się wszystkim terapeutycznym strategiom. Mamy również nadzieję na lepsze zrozumienie roli DSB w procesie uczenia się i zapamiętywania oraz zakłócania tych ważnych funkcji właśnie przez chorobę Alzheimera - powiedział dr Mucke z Gladstone.
