İnsan beyin hücreleri farelere nakledilirse ne olur?

0

Geçtiğimiz hafta Cell Stem Cell dergisinde yayınlanan bir araştırmayla, insan beyin hücrelerinden gliyaların nakledildiği farelerin belleklerinde ve öğrenme kapasitelerinde artış sağlandığı duyuruldu. Çalışma zeki kemirgenler üretmekten ziyade, insan beyin evriminde astrosit adı verilen hücrelerin önemine işaret ediyor.

İnsan beyin hücreleri farelere nakledilirse ne olur

Astrositler merkezi sinir sisteminde nöronlarla birlikte bulunan gliya hücrelerinin bir türü ve “gliyal öncü hücreler” adı verilen kök hücrelerden farklılaşıyorlar. Uzun süredir nöronları destekleme, beyin hasarı durumunda onarma gibi görevleri olduğu bilinen bu hücre grubunun doğrudan beynin çalışmasında da önemli bir rol oynadığı artık kesinleşti.

2009 yılında New York Rochester Tıp Merkezi’nden Steven Goldman ve arkadaşlarının yaptığı çalışmada insan astrositlerinin farelerinkine göre daha büyük boyutta ve on kat daha fazla parmaksı uzantıya sahip oldukları gösterilmişti. Bu parmaksı çıkıntılar astrositlerin diğer beyin hücreleri ve kan damarlarıyla temasını sağlıyor. Aynı ekip bu kez, bu farklılığı daha ayrıntılı incelemek için floresan boya ile işaretli insan gliyal öncü hücrelerini yeni doğmuş farelerin beyinlerine yerleştirdi ve aynı hayvanları erişkinliğe ulaştıklarında gözledi.

Aktarılan hücrelerin çoğunun öncü hücre olarak kaldığı gözlenirken; bir kısmının insan astrositi benzeri hücreler halinde gelişim gösterdiği görüldü. Gelişim gösteren hücreler fare astrositleri ile hücre ağları oluşturarak beyindeki elektrik sinyallerinin iletimine katıldı. Üstelik, fare astrositlerine göre üç kat hızlı sinyal iletimi yapabildiler ve beynin öğrenme ve bellekten sorumlu bölümü olan hippokampüs nöronları arasındaki iletişimi de güçlendirdiler.

Araştırmacılar bu farkın insan astrositleri tarafından salgılanan Tümör Nekroz Faktörü-alfa (TNF-α)’dan kaynaklandığını öne sürüyor. TNF-α insan astrositlerinde fare astrositlerine göre çok daha yüksek düzeyde salgılanıyor. Bu sayede, beyindeki nöronlar arası iletişimi sağlayan nörotransmitter maddelerden glutamatın reseptör sayısı artıyor ve tek başına fare nöronları arasındaki iletişimden çok daha etkili bir iletişim sağlanmış oluyor. Glutamat beyinde “eksitatuar” denilen uyarıcı, iletişimin en önemli nörotransmitteri, biliş, öğrenme ve bellek gibi işlevlerde önemli rol oynuyor.

Gliyal hücrelerin yarattığı bu fark, farelerdeki davranış deneylerinde gözlenebiliyor. İnsan beyin hücreleri nakledilmiş fareler çevrelerindeki bir ses ve arkasından gelen elektrik şokunu öğrenip 3 gün boyunca bu bilgiyi belleklerinde saklayabilirlerken, kontrol farelerinde öğrenme hiç gerçekleşmedi. Labirentte yol bulma deneyini ise, insan hücreleri taşıyan fareler, kontrol farelerinden iki kez daha kısa sürede bitirdiler.

Bu bulgular insan beyninin evriminde hücrelerin özgülleşmesinin rolünü vurguluyor. Astrosit yapısının gelişmesi ve nöronlar arası sinapslarda iletişimi düzenleme becerilerinin artması bu evrimsel gelişimin bir parçası. Araştırma insan astrositlerinin, sinapsları kontrol özelliklerinin daha gelişmiş olduğuna dair kanıtlar sunuyor.

Yine de deneyde gözlenen artmış öğrenme ve bellek fonksiyonlarının, aktarılan ve insan astrositi formuna dönüşen hücrelerden kaynaklanıp kaynaklanmadığı kesin değil. Aktarılan hücrelerin öncü hücre olarak kalan kısmının da bu artmış fonksiyonları sağlıyor olabileceği düşünülüyor. Örneğin farelere, şempanze veya makak maymunlarına ait gliyal hücreler aktarıldığında da benzer etkiler gözlenirse, bu gelişmişliğin insan beynine mi yoksa bütün primatlara ait bir özellik mi olduğu anlaşılabilir.

Araştırmacılar bu gibi kısıtlara rağmen, yapılan gözlemin nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların araştırılması için yeni bir yöntem sunabileceğini ifade ediyorlar. Goldman, “İnsan deri hücrelerinden gliyal öncü hücreler yeniden üretilebilir. Daha önce şizofreni hastalarından alınan gliyal hücreleri farelere aktarabilmiştik” diyor, “bu sayede daha önce tedavi araştırmalarında kullanılan hayvan modellerinden daha uygun hayvan modelleri elde edilebilir”.

Ayrıca bu şekilde aktarım yapılan fareler, insana özgü beyin hücrelerinin özelliklerinin tanımlanmasına yardımcı olarak, beyin evrimi konusunda daha fazla ipucu sağlayabilirler.

Kaynak: Sciencemag.com
Türkçe Çeviri: BilimSoL Ekibi

Leave A Reply

Your email address will not be published.