Funkcje mózgu przy różnych poziomach zawartości tlenu
Utrzymywanie odpowiedniego stężenia O2 ma kluczowe znaczenie dla życia każdego organizmu. Zarówno zbyt niski (hipoksja), jak i zbyt wysoki (hiperoksja) poziom zawartości tlenu mogą szkodliwie oddziaływać na żywe komórki. Aby zbadać wpływ hipoksji i hiperoksji na funkcje neuronów, uczestnicy finansowanego ze środków UE projektu BRAINCIROXCON (Functional and structural changes of brain circuitry in altered oxygen conditions) zajęli się identyfikacją rodzajów neuronów najbardziej wrażliwych na zmiany stężenia O2. Korzystając z narzędzi neuroanatomicznych i metod elektrofizjologicznych, naukowcy utworzyli mapę uszkodzonych obszarów mózgu i wyodrębnili wadliwie działające populacje neuronów hamujących i pobudzających. Najbardziej znaczącą cechą okazały się być uszkodzenia cytoszkieletu, wykryte podczas badania metodą TUNEL oraz metodą barwienia znaczników apoptozy, występujące głównie w hipokampie. Co ciekawe, nawet łagodna hiperoksja (30%) trwająca zaledwie kilka godzin może powodować uszkodzenia neuronów. Wykryte w badaniu in vivo uszkodzenia zostały potwierdzone metodą rezonansu magnetycznego (MRI). Aktywność sieci neuronowej została zmierzona podczas encefalografii (EEG) z użyciem wielokanałowych elektrod umieszczonych w hipokampie poddanym oddziaływaniu różnych poziomów O2 (normalnego, hipoksyjnego i hiperoksyjnego). Wstępne wyniki obserwacji sugerują, że hipoksja i hiperoksja prowadzą do występowania znaczących zmian w sieci neuronowej oraz zwiększają aktywność nieznanych neuronów hamujących. Do określenia wzorca aktywacji neuronów w reakcji na zmianę poziomu O2 naukowcy wykorzystali metodę single-cell, rejestrując aktywność elektryczną oraz parametry neuroanatomiczne i neurochemiczne pojedynczych komórek. Ponieważ w korze przedczołowej nie zaobserwowano żadnych uszkodzeń neurologicznych, podczas badania skupiono się na hipokampie. Analiza molekularna uszkodzonych neuronów z pewnością pomoże scharakteryzować mechanizmy rządzące reakcjami na różne poziomy O2 w obserwowanym fenotypie. Ogólnie, badanie BRAINCIROXCON dostarczyło wielu cennych informacji o wpływie zmian poziomu O2 na mózg. Uzyskane dane pozwolą lepiej poznać mechanizmy neuronowe odpowiedzialne za neurodegenerację, jak również zidentyfikować kluczowe etapy regulacji i opracować strategie metody leczenia bezpośredniego. W dalszej perspektywie pomoże to polepszyć opiekę zdrowotną i zwiększyć jakość życia pacjentów.
Słowa kluczowe
Mózg, tlen, hipoksja, hiperoksja, BRAINCIROXCON
