PDF Basket
Precyzyjna i szybka wymiana informacji pomiędzy mózgiem a narządami ma kluczowe dla życia znaczenie, jako że kieruje ona różnymi funkcjami organizmu, na przykład utrzymaniem równowagi pomiędzy wydatkiem energetycznym (np. aktywnością fizyczną) a energią dostarczaną w postaci pożywienia. Zaburzenie tej komunikacji może prowadzić do rozwoju takich chorób metabolicznych jak cukrzyca typu II i otyłość.
„Zaburzenie komunikacji pomiędzy mózgiem a resztą organizmu jest także jednym z objawów innych chorób, między innymi choroby Alzheimera”, mówi Vincent Prevot z francuskiego instytutu badawczego Inserm, jeden z trzech głównych badaczy zaangażowanych w projekt WATCH. „Rozwój tych schorzeń często postępuje wraz z wiekiem”.
Dogłębne zrozumienie sposobu, w jaki mózg reguluje funkcje organizmu, ma zatem kluczowe znaczenie w leczeniu zaburzeń metabolicznych i chorób neurodegeneracyjnych, których częstotliwość występowania w wielu częściach świata rośnie w wyniku zmian w stylu życia (np. zwiększonej konsumpcji fast foodu) i starzenia się populacji.
Zrozumieć zachowanie neuronów
Chcąc rozwiązać tę kwestię, zespół wspieranego przez Europejską Radę ds. Badań i finansowanego przez UE siedmioletniego projektu WATCH zbada pewne funkcje neuronów.
„Wiemy, że komórki mózgowe (neurony i komórki gleju) znajdujące się w podwzgórzu, czyli małej i wysoce wyspecjalizowanej części mózgu, odpowiadają za równowagę energetyczną całego organizmu”, mówi Markus Schwaninger z Uniwersytetu w Lubece (Niemcy), drugi z głównych badaczy projektu. „Komórki te wykrywają glukozę lub hormony produkowane przez narządy, które sygnalizują głód lub sytość, i odpowiednio dostosowują odpowiedź mózgu”.
Te sygnały i hormony są w stanie przeniknąć przez barierę krew–mózg, czyli szczelną ścianę złożoną z naczyń krwionośnych, która chroni mózg przed szkodliwymi czynnikami.
„Tutaj do akcji wkraczają tanycyty”, dodaje Prevot. „Tanycyty to szczególne komórki glejowe podwzgórza, które przekazują sygnały do mózgu, omijając wszelkie bariery”. Dzięki nim sygnały docierają do neuronów odpowiedzialnych za regulację pobierania pokarmu i innych kluczowych funkcji organizmu.
W ciągu kilku lat badań zespół projektu WATCH dokonał różnych przełomowych ustaleń. Naukowcy opisali na przykład, w jaki sposób tanycyty przekazują leptynę, czyli hormon wydzielany przez komórki tłuszczowe, do podwzgórza. Ustalili również, że blokowanie tej funkcji może prowadzić nie tylko do otyłości, ale także rozwoju cukrzycy w skutek zaburzenia pracy trzustki.
Ponadto tanycyty przekształcają glukozę z krwi w inną cząsteczkę, która jest rozpoznawana przez neutrony kontrolujące apetyt. Zespół ustalił także, że utrata wagi w przypadku niektórych chorób jest kierowana przez tanycyty za pośrednictwem cząsteczki uczestniczącej w zapaleniu – NFκB.
„Od początku pandemii COVID-19 część naszych zasobów przeznaczamy na badanie wpływu wirusa SARS-CoV-2”, mówi trzeci z głównych badaczy Ruben Nogueiras z Uniwersytetu w Santiago de Compostela (Hiszpania).
„Okryliśmy na przykład, że wirus niszczy ściany naczyń krwionośnych w mózgu. Ponadto wątroba u osób otyłych wykazuje ekspresję cząsteczek, do których przyczepia się wirus, co zwiększa podatność tej grupy na rozwój poważnej formy choroby”.
Walka z chorobami neurodegeneracyjnymi
Chociaż prace nad projektem są jeszcze w początkowej fazie (projekt ma potrwać do 2026 r.), naukowcy już dokonali obiecujących ustaleń. „Staramy się o uzyskanie patentu dla niektórych z naszych odkryć i mamy nadzieję, że w przyszłości znajdą one odpowiednie zastosowania, czy to w poprawie jakości życia osób z chorobami metabolicznymi czy w walce z COVID-19”, mówią badacze.
„Możemy pokusić się o stwierdzenie, że piszemy historię na nowo. Poczyniliśmy wiele nowych ustaleń, które kwestionują dotychczasowe dogmaty, czyli założenia utrzymywane przez lata, a czasem nawet dziesięciolecia, tylko dlatego, że nie znaleziono dowodów na inne scenariusze”.
Nie byłoby to możliwe bez zaangażowania całego zespołu projektowego, w którego skład weszli doktoranci i adiunkci. „Poza okresem lockdownu nasi młodzi naukowcy stale podróżowali do innych laboratoriów, by nauczyć się nowych technik, rozwiązać nowe problemu lub omówić różne aspekty swoich prac z osobami związanymi z innymi dziedzinami naukowymi”, mówi Sowmyalakshmi Rasika odpowiedzialna za koordynację naukową między trzema laboratoriami.
„Mamy nadzieję, że nasze wysiłki doprowadzą do opracowania opartych na dowodach terapii lub zachęcą ludzi do zmiany nawyków, co ograniczy wpływ chorób neurologicznych lub schorzeń związanych z mózgiem w naszym szybko starzejącym się i wrażliwym społeczeństwie”, podsumowują badacze.