Az idősebb emberek idegrendszere sok tekintetben lassabban, kevésbé hatékonyan működik – lassabban reagálnak, lassabban döntenek, nem tudnak olyan könnyen megtanulni dolgokat. Ez közismert, – de a tudományt nagyon régóta foglalkoztatja, mi is történik pontosan az öregedő idegrendszerben, ami kiváltja ezt a hatást. Dr. Karri Lamsa és magyar kollégái a szegedi HCEMM Kutatóintézet Humán Neuron Fiziológia és Terápia kutatócsoportjában közelebb jutottak a megfejtéshez.
Az agynak az a része, amely a magasan szervezett gondolkodásért felel, a külső réteg, az agykéreg. Itt zajlik az olyan folyamatok oroszlánrésze, mint a tanulás, az emlékezés vagy a tervezés. A fontosságát először olyan betegek életútjából kezdte sejteni a tudomány, akik baleset vagy betegség miatt agykárosodást szenvedtek, és elvesztették e képességeik egy részét.
Azóta már tudjuk, hogy az agykéregben rengeteg – az idegsejtek 20%-a – interneuronnak nevezett idegsejt található, amelyek szabályozzák a többi sejt aktivitását. Egyik típusuk, a gyorsan tüzelő interneuronok összekötő szerepe kulcsfontosságú az idegsejtek párbeszédének szabályozása és időzítése – és ezen keresztül a gondolkodás és tanulás szempontjából. Az élő idegsejtekkel kapcsolatos ismereteink jelentős része azonban kísérleti állatokból származik.
Tekintettel arra, hogy mennyire nehéz élő emberi agyszövetet vizsgálni laboratóriumi körülmények között, a kutatói munka a legtöbb esetben úgynevezett modellállatokra hagyatkozik – gyakran patkányokra A patkányok genetikai értelemben viszonylag közel állnak hozzánk, ennél fogva bizonyos fontos szempontok mentén az idegrendszerünk hasonlít egymáshoz annyira, hogy az egyik vizsgálatából a másikra nézve hasznos következtetéseket lehessen levonni. Ez sok esetben így is van – az öregedő agy tekintetében már kevésbé. Fajunkban az évmilliók folyamán rendkívüli teljesítményű, hatékonyságú és energiafogyasztású központi idegrendszer fejlődött ki. Ahogyan más állatok az éjszaka is tökéletes érzékelés, a rafinált mérgek vagy a nesztelen repülés irányába specializálódtak, mi, emberek a modellalkotás, a tervezés és az együttműködés mesterei lettünk. Az idegrendszerünkben számos egyedi evolúciós megoldás van, ami ezeket a célokat szolgálja. Dr. Lamsa kutatócsoportja korábban rámutatott, hogy az idegrendszer már molekuláris szinten, az idegsejtek felületén található ioncsatornák elhelyezkedése terén is mutat különbséget ember és patkány között.
Patkányok helyett élő emberi idegsejtekkel
Amellett, hogy a patkányok idegrendszere más fejlődési utat járt be, élettartam terén is jelentősen elmaradnak tőlünk. Valójában a modern embernél közelebbi rokonaink, a csaknem 6400 emlősfaj között alig akad hosszabb életű állat – a cetek között találni mindössze néhány példát. Szemben az emberekre jellemző 70-80 évvel, egy patkány mindössze 1-2 évig él, ezért az „idős” patkányok alapján levonható következtetések haszna korlátozott.
A Humán Neuron Fiziológia és Terápia kutatócsoport azonban nem patkányokkal dolgozik, hanem élő emberi idegsejtekkel. Ezekre olyan önkéntes donorok segítségével tesznek szert, akiken valamilyen egészségügyi okból – például daganatos betegség vagy sérülés miatt – agyműtétet kellett végezni. Ilyenkor az orvosok, hogy a kívánt területhez hozzáférjenek, gyakran eltávolítanak egy kevés sértetlen agyszövetet is. Ezt a kevés, de élő, emberi szövetet ajánlják fel a betegek a kutatócsoport számára, akik a kórházakkal együttműködve a laboratóriumi vizsgálat idejére életben tartják a tudományos szempontból rendkívül értékes mintákat.
Miben teljesítenek rosszabbul az idősebb sejtek?
A vizsgálatban a legfiatalabb idegsejtek 11 éves, a legidősebbek 84 éves betegtől származtak, és fontos különbségről árulkodtak fiatal és idős ember között. Az idősebb emberek interneuronjai ugyanis lassabban tüzelnek, és gyengébb, alacsonyabb feszültségű jeleket (akciós potenciálokat) hoznak létre. Úgy tűnik tehát, hogy az időskorban lassuló gondolkodás nem csak az idegsejtek közötti gyengébb együttműködésből ered – sőt, éppen hogy a gyengébb együttműködés mögött állhat az idegsejtek lassabb, gyengébb jeladó tevékenysége, „tüzelése”. Az emléknyomok rögzítéséhez például az idegsejtek töredék másodpercre pontosan összehangolt kisülése szükséges – ha azonban a sejtek erre nem képesek, mert lelassultak, akkor több próbálkozásra van szükség, mire megfelelő csapatmunka alakul ki. Tehát az ember lassabban, több ismétléssel tanul.
Az idegsejtről idegsejtre hullámként terjedő jelek főszereplői az ioncsatornák és pumpák, olyan fehérjék, melyek lehetővé teszik a sejt külső és belső felülete között az elektromos töltéssel rendelkező részecskék közlekedését. A tüzelés, és az azt követő újrarendeződés folyamata, tehát töltések oda-vissza mozgatása azonban az idegsejtnek energiába, „erőfeszítésbe” kerül. A kutatók úgy gondolják, valójában ez lehet az a terület, ahol az idősebb sejtek rosszul teljesítenek. Az anyagcseréjük már nem működik olyan hatékonyan, takarékoskodnak az erőforrásokkal, és nem tudnak elég gyorsan elég sok energiát arra fordítani, hogy ifjúkori önmagukhoz hasonlóan, pergő, erős jelzéseket adjanak le.
Az idegsejtek öregedésének mélyebb megértésével egy lépéssel közelebb kerültünk ahhoz, hogy a káros hatásokat egy nap ellensúlyozni tudjuk. Ezen a téren pedig különösen fontos, hogy a Humán Neuron Fiziológia és Terápia kutatócsoport emberi szövetekkel dolgozva szerzi az ismereteit – hiszen végső soron a gyógyszerek többségét nem patkányok, hanem emberek számára fejlesztik.
A Magyar Molekuláris Medicina Kiválósági Központ (Hungarian Centre of Excellence for Molecular Medicine – HCEMM) egy több létesítményben működő intézet, amelynek kutatói úttörő eljárások és terápiás módszerek fejlesztésével járulnak hozzá az egészségesebb öregedéshez. A HCEMM Program jelenleg többek között a H2020 Teaming Projekt támogatásával működik, melynek keretei között a Semmelweis Egyetem, a Szegedi Tudományegyetem és a HUN–REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont a heidelbergi székhelyű EMBL-lel, mint partnerintézménnyel dolgozik együtt. A magyar kormány támogatása szintén elengedhetetlen a HCEMM működéséhez, ez jelenleg a Tématerületi Kiválósági Program és a Nemzeti Laboratóriumok Program projektjein keresztül valósul meg. A HCEMM célja, hogy az akadémiai és ipari területek között közvetítve, a molekuláris orvostudomány legújabb eszközein keresztül hozzájáruljon az öregedő magyar népesség életminőségének javításához, és az egészségügyi ellátás költségeinek csökkentéséhez. A szervezet sokrétű munkáját a szegedi székhelyű HCEMM Nonprofit Kft. irányítja.
