Prozac według Changing Minds Foundation, czyli o neurogenezie cz.4

Liz, to Elizabeth Gould od której wszystko się zaczęło.  Można wszystko zrozumieć lepiej, gdy zna się historię danego przedmiotu, jego początki. Doktor Gould, która chce by mówić do niej  Liz, opowiedziała swoją historię odkrycia neurogenezy komórek nerwowych. Pokazała jak wiele zawdzięcza innym. Myślę, że warto ją poznać, bo to jest historia początku naszych postępów.

LIZ

By zrozumieć jak neurogeneza (proces powstawania nowych komórek nerwowych w mózgu) przebiega konieczne jest prześledzenie dwóch testów i ich efektów nad dwoma oddzielnymi problemami:

-stresem

-wzbogaconym środowiskiem

neurogeneza- z komórki macierzystej poprzez komórkę progeniczną tworzą się neurony, astrocyty (komórki glejowe), oligodendrocyty formujące osłonki mielinowe

 

Jak możecie się domyśleć, badania nad stresem wiążą się bezspornie z degeneracją (zaprzestaniem) neurogenezy i spadkiem ilości komórek nerwowych w mózgu. Jak to określił jeden ze współpracowników dr. Gould, Christian Mirescu: :”Kiedy mózg jest zmartwiony, myśli tylko o przeżyciu. Nie jest zainteresowany w inwestowanie w rozwój, w nowe komórki potrzebne w przyszłości”.

Z drugiej strony bogate i zasobne środowisko stymuluje olbrzymi wzrost zarówno neurogenezy jak i dendrytów, ich ilość i gęstości, które łączą swoimi ramionami jeden neuron z drugim. Złożone otoczenie tworzy złożony mózg.

Badania dr.Gould są szczególnie nowatorskie. Zaledwie 10 lat temu zbudowała teorię mówiącą, że u naczelnych stale powstają nowe neurony, które nie tylko funkcjonują ale i odpowiadają na zmiany zachodzące w środowisku, co było nie do wyobrażenia w ówczesnych czasach! Wtedy obowiązywał paradygmat, założenie negujące neurogenezę, czyli proces powstawania nowych komórek.

Stres zatem towarzyszył dr.Gould w trakcie jej wieloletnich badań . Z punktu widzenia mózgu, stres jest pierwotnym sygnałem by zwiększyć we krwi obecność sterydu nazywanego kortykosterydem, który wprowadza ciało w stan podwyższonego alarmu.

(Więcej o tych tematach tutaj:http://pl.wikipedia.org/wiki/Kortykosterydy)

Ich obecność niesie za sobą jeden skutek uboczny: SĄ NIEZWYKLE TOKSYCZNE DLA MÓZGU!

Kiedy stres staje się chroniczny, neurony przestają inwestować w siebie. Neurogeneza zatrzymuje się. Dendryty zanikają. Hipokamp, część mózgu odpowiedzialna za uczenie się i pamięć, zaczyna ulegać zniszczeniu.

Podejście Gould polegało na tym by pokazać jak stres uszkadza mózg w kontekście funkcjonowania neurogenezy. Przez kilka lat ona i jej asystent podbierali nowo narodzone szczury ich matkom na 15 minut lub 3 godziny dzienne. Dla “dziecka” – szczura nie jest nic bardziej stresującego niż właśnie separacja od matki.

Wcześniejsze badania nad szczurami pokazywały, że nawet pomimo tych stresujących sytuacji szczury stawały się “dorosłe”, jednakże one nigdy nie uczyły się jak radzić sobie ze stresem. “Normalne szczury mogą wyłączyć ich system produkcji kortykosterydów względnie szybko” mówi Mirescu asystent dr. Gould. “One mogą odbudować się po stresie. Jednakże te szczury poddawane ciągłemu stresowi, nie mogą tego zrobić!!! To jest tak, jak gdyby utraciły pokrętło wyłączenia produkcji!”.

Działania naukowców prowadziły zatem szczury do dramatycznego obniżenia neurogenezy w mózgach, gdy były już “dorosłe”. Trauma “dzieciństwa”, rozłąki z rodzicami powodowała stałą redukcję liczby nowych komórek w hipokampie. Szczury zapominały o tym bólu z dzieciństwa, jednakże ich mózg pamiętał o tym przez cały czas do końca życia. I to okazało się kluczowe.

Po tych eksperymentach na szczurach prowadzono inne, obserwując reakcję mózgu na stres. Błyskano przez 10 minut dzienne małpom-rezusom. Ich dzieci rodziły się z zredukowaną neurogenezą z mniejszym hipokampem, który cierpiał ze względu na toksyczne korytkosterydy wynikające ze stresu.

W 1989 roku Gould była młodym doktorem w Rockefeller University badając efekty podawania hormonów stresu na mózg szczurów. Chroniczny stres dewastował neurony a Gould skoncentrowała się na tych komórkach, które umierały w hipokampie. To co robiła było okropne…ale robiła to by stwierdzić, coś co było wtedy wytłumaczalne:

Mózg może leczyć się sam.

Początkowo myślała, że błędnie liczyła komórki pod mikroskopem, ale wciąż było ich za dużo.Później myślała, że popełniła typowe błędy badawcze. Poszła do biblioteki i tam okazało się, że w 1962 roku badacz z MIT Joseph Altman w swojej pracy powiedział: “…szczury, koty, świnki morskie, one wszystkie produkują nowe neurony”. Prace Altmana zostały wyśmiane i zapomniane.

Drugą pracą na którą zwróciła uwagę była publikacja Kaplana, który twierdził, że nowe neurony są wszędzie u ssaków. I ta praca została poddana całkowitej krytyce 10 lat po tej pierwszej.

Ronald Duman, profesor w Yale, zajmujący się psychiatrią i farmakologią, stał się istotnym wsparciem dla prac dr.Gould. Jego podstawowe zajęcie to badanie wpływu antydepresantów na funkcjonowanie komórki nerwowej.

Przez 40 lat nauka uważała, że depresja jest spowodowana przez brak hormonu serotoniny, neurotransmitera  który odgrywa kluczową rolę we wszystkich procesach dotyczących umysłu ( myślenie, odczuwanie). Teoria stojąca za tym była prosta: smutek jest po prostu brakiem “chemicznego szczęścia”. Typowe antydepresanty takie jak Prozac lub Zoloft podnoszą poziom wchłanianej  serotoniny przez mózg. Jeżeli depresja jest głodem na neurotransmitera, to tabletki takie go zaspokajają.

Na nieszczęście ta hipoteza w ówczesnych czasach była w większości błędna. Okazywało się bowiem, że po przyjęciu antydepresanta w ciągu kilku godzin, mózg jest wypłukany z serotoniny. Jeszcze nic się nie stało, nic nie zadziałało. Pacjent nie ma mniejszej depresji. Tygodnie mijają, miesiąc dwa i zaczynamy “umierać”.

Duman zastanawiał się dlaczego antydepresanty mają takie opóźnienie w działaniu. Jeżeli depresja jest PO PROSTU BRAKIEM SEROTONINY, czy efekt wywołany Prozaciem nie powinien być natychmiastowy? Ten paradoks był kluczowym elementem kariery naukowej profesora Dumana.

Jego badania oparły się o podejście molekularne. Odrzucił w pierwszej swojej tezie powyższą hipotezę dotyczącą serotoniny. Przyjął za to następującą tezę: antydepresanty zwiększają liczbę receptorów serotoniny.

(RECEPTOR -wyspecjalizowane komórki zmysłowe odbierające informacje z otoczenia)

Po badaniach doświadczalnych teoria ta jednak została mocno zanegowana.

Duman w końcu odkrył połączenie pomiędzy czynnikami troficznymi i leczeniem antydepresantami, ale to wciąż nie rozwiązywało problemu: co powoduje, że mózg będący w depresji przestaje produkować trofiny?

Czynniki troficzne dla neuronów – substancje niezbędne do przeżycia, różnicowania i wzrostu neuronów, m.in. w rozwoju, wydzielane przez neurony i komórki nienerwowe unerwiane przez daną populację neuronów. Do takich należą: NGF, BDNF,NT3,NT4

NGF – czynnik wzrostu nerwów; jest czynnikiem troficznym m.in. dla komórek cholinergicznych mózgu (których degeneracja zachodzi m.in.w chorobie Alzheimera) i niektórych neuronów czuciowych

BDNF – czynnik wzrostu pochodzenia mózgowego; neurotrofina o przypisywanej roli w plastyczności neuronalnej. Jej poziom podlega w największym stopniu regulacji pod wpływem zmian aktywności neuronalnej

 

Wtedy gdy profesor Duman zaczął widzieć biochemiczne związki między trofinami a stresem i depresją, doktor Gould rozpoczęła tworzenie dokumentacji na temat neurogenezy mającej miejsce w hipokampie. Czytając dokumenty Altmana i Kaplana, uświadomiła sobie, że liczenie neuronów było błędne. Pomocna okazała się praca jej kolegi doktora Fernando Nottebohm, który wykazał w badaniach nad ptakami, że neurogeneza w ich przypadku  jest powiązana z ich śpiewem . Ptaki, samce, by wykonać skomplikowany śpiew godowy potrzebują nowych komórek w mózgu. W rzeczywistości ponad 1% neuronów w centrum mózgu, gdzie śpiew powstaje, są tworzone od nowa każdego dnia. Niestety wyniki jego ciekawych badań zostały zmarginalizowane. Powód: ptaki nie są ssakami.

Dr.Gould zmotywowana jej własnymi obserwacjami połączyła wszystkie te prace w całość. Uświadomiła sobie, że Ci trzej naukowcy mieli bardzo silne dowody na to, że neurogeneza dotyczy ssaków. Biorąc pod uwagę losy tych badań, doktor Gould rozpoczęła gonitwę za rodzącą się komórką w mózgu dorosłego szczura.

W ciągu następnych 8 lat przeliczała komórki w hipokampach szczurów i opłaciło się to. Udokumentowała w ten sposób, że wśród sskaów istnieje neurogenza w szczególności w hipokampie i korze gruszkowej. Te badania i ich prezentacja przekonały wszystkich sceptyków, łamiąc dotychczasowe twierdzenia. W 1999 roku na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences największy przeciwnik doktor Gould, doktor Rakic przyznał: NUEROGENEZA U SSAKÓW ISTNIEJE!

Wróćmy teraz do profesora Dumana. Odkrycia doktor Gould uświadomiły mu jedno:

STRES I DEPRESJA  NIE ZABIJAJĄ KOMÓREK, ONE BLOKUJĄ TWORZENIE SIĘ NOWYCH!

Jak profesor Duman kontynuował swój wywód, depresja i stres powiązane są z hormonami nadnercza (adrenaliną,kortyzolem) i przede wszystkim NUEROGENEZĄ. Opóźnienie w działaniu antydepresantów zatem jest po prostu związane z koniecznością ODTWORZENIA NOWYCH KOMÓREK!

W 2000 roku prof.Duman opublikował pierwszą pracę w Journal of Neuroscience prezentującą fakt, że antydepresanty powodują neurogenezę u dorosłych szczurów. Najbardziej efektywną terapię uzyskiwał dzięki fluoksetynie, której nazwa handlowa to Prozac. Wyniki oddziaływania tego leku pokazywały wzrost neurogenezy w hipokampie między 50-75%!

 

Jak przełożyć badania tych ludzi na nasz zespół Downa. Jeżeli popatrzymy analogicznie do badań doktor Gould na mózg osoby z ZD, to ten będąc w ciągłym stresie utrzymuje stałą, minimalną liczbę komórek nerwowych jak mu jest potrzebna do BYCIA. Nie jest w stanie odbudować ich ilość tak jak to ma miejsce w przypadku szczurów poddanych stresowi. Oznacza to, że mózg osoby z ZD nie jest w stanie tworzyć przyszłości, gdyż koncentruje się jedynie na tym co ma.

Gdy wrócimy do opisów i analogii tej sytuacji przygotowanych przez Changing Minds Foundation,gdzie odwołujemy się do przykładu funkcjonującego komputera, to okazuje się, że mamy do czynienia z komputerem, którego “TWARDA PAMIĘĆ” wyczerpała się i nie może ładować dodatkowych informacji! Nie może właściwie funkcjonować cały system operacyjny komputera, który z tej pamięci przecież korzysta. Jakie zatem mamy rozwiązania? Dokupić dodatkowej pamięci to wydaje się proste.

W ZD istnieje możliwość “dokupienia” dodatkowej ilości pamięci, poprzez odtworzenie tych 50% brakujących komórek w mózgu poprzez podawanie leku inicjującego neurogenezę. Dzięki temu poziom “ładowanych” i “zapamiętywanych” informacji może się zwiększyć i być po prostu lepiej wykorzystywana.