ΓΙΑΤΙ Ο ΕΓΚΕΦΑΛΟΣ ΚΑΠΟΙΩΝ ΑΝΘΡΩΠΩΝ ΕΧΕΙ ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΕΣ ΠΤΥΧΕΣ ΑΠΟ ΑΛΛΩΝ

Επιστήμονες εντόπισαν μια πρωτεΐνη που επηρεάζει τον τρόπο που αναπτύσσεται ο εγκέφαλος πριν από τη γέννηση και οδηγεί σε μια ανωμαλία η οποία ονομάζεται πολυμικρογυρία.

Ο ανθρώπινος εγκεφαλικός φλοιός έχει πάχος 2-4 mm και είναι το εξωτερικό στρώμα του εγκεφάλου. Διαδραματίζει κεντρικό ρόλο σε όλες τις ανώτερες εγκεφαλικές λειτουργίες, όπως η μνήμη, η προσοχή, η αντίληψη, η σκέψη, η γλώσσα και η συνείδηση. Έχει δύο λοβούς και ένα λεπτό φύλλο φαιάς ουσίας που αποτελείται από δισεκατομμύρια κύτταρα. Υπάρχει και η λευκή ουσία, κάτω από τη φαιά.

Η επιφάνεια του φλοιού έχει πολλές πτυχές που λέγονται συσπάσεις. Τα 2/3 του φλοιού βρίσκονται κρυμμένα μέσα σε σχηματισμένους αύλακες. Διακρίνονται σε ολικούς (βαθείς) και φλοιώδεις (περιορίζονται στο φλοιό των ημισφαιρίων).

Όπως γράφει το Science Alert, oι ελικοειδείς κορυφογραμμές και τα βαθιά αυλάκια του ανθρώπινου εγκεφάλου δίνουν στον στριμωγμένο ιστό που υπάρχει μέσα στο κεφάλι μας τη δομή και την εμφάνιση ενός ζαρωμένου καρυδιού. Σε αυτήν την «επιφάνεια» συμβαίνουν όλα: η μνήμη, η σκέψη, η μάθηση και η λογική.

Οι πτυχές είναι ζωτικής σημασίας για τη σωστή λειτουργία και το κύκλωμα του εγκεφάλου. Λέγεται ότι είναι ο λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι έχουν μεγαλύτερες γνωστικές ικανότητες από τους πιθήκους και τους ελέφαντες –ο εγκέφαλος των οποίων έχει κάποιες πτυχές–, όπως και από τους αρουραίους και τα ποντίκια - ο εγκέφαλος των οποίων δεν έχει καμία.

Εγκέφαλος και πολυμικρογυρία

Σε πρόσφατη μελέτη, ομάδα επιστημόνων ανακάλυψε τον λόγο που μερικοί άνθρωποι αναπτύσσουν περισσότερες εγκεφαλικές πτυχές από άλλους. Είναι κατάσταση που επηρεάζει τη φυσιολογική ανάπτυξη του εγκεφάλου και ονομάζεται πολυμικρογυρία (polymicrogyria, PMG, δηλαδή πάρα πολλές πολύ μικρές πτυχές/γύρια). Πρόκειται για σπάνια νευρολογική ασθένεια που προκαλεί εγκεφαλική δυσπλασία: αυτή χαρακτηρίζεται από υπερβολικές φλοιώδεις πτυχές και ρηχές αυλακώσεις.

Να σημειωθεί κάπου εδώ πως η ανώμαλη ανάπτυξη του εγκεφάλου συμβαίνει πριν από τη γέννηση. Στην πολυμικρογυρία, πάρα πολλές πτυχές στοιβάζονται η μια πάνω στην άλλη, με αποτέλεσμα έναν ασυνήθιστα παχύ φλοιό. Αυτή η συνθήκη οδηγεί σε ένα ευρύ φάσμα προβλημάτων, όπως η νευροαναπτυξιακή καθυστέρηση, η διανοητική αναπηρία, οι δυσκολίες ομιλίας και οι επιληπτικές κρίσεις.

iStock

«Μέχρι πρόσφατα, τα περισσότερα νοσοκομεία που θεραπεύουν ασθενείς με αυτές τις παθήσεις δεν έκαναν εξετάσεις για γενετικά αίτια», εξηγεί ο Joseph Gleeson, νευροεπιστήμονας του University of California San Diego (UCSD) και ένας από τους ερευνητές της μελέτης.

Η πολυμικρογυρία εμφανίζεται σε πολλές μορφές, με εντοπισμένη ή εκτεταμένη πάχυνση του φλοιού που μπορεί να ανιχνευθεί σε σαρώσεις εγκεφάλου. Μεταλλάξεις σε τουλάχιστον 30 γονίδια έχουν συσχετιστεί με αυτήν. Παραμένει ωστόσο ασαφές το πώς οποιοδήποτε από αυτά τα γενετικά σφάλματα –μόνο του ή σε συνδυασμό– καταλήγει στον υπερδιπλωμένο εγκεφαλικό ιστό. Πιστεύεται ότι έχει να κάνει με την καθυστερημένη «μετανάστευση» των εγκεφαλικών κυττάρων του φλοιού στην πρώιμη ανάπτυξη, γεγονός που οδηγεί σε διαταραγμένο φλοιό.

Ο ρόλος μιας πρωτεΐνης

Στην τελευταία μελέτη, ο Dr Gleeson συνεργάστηκε με ερευνητές από το Human Genetics and Genome Research Institute του Καΐρου. Έτσι, αξιοποίησε βάση δεδομένων με σχεδόν 10.000 οικογένειες από τη Μέση Ανατολή που επηρεάζονται από κάποια μορφή παιδιατρικής εγκεφαλικής νόσου. Εντοπίστηκαν τέσσερις οικογένειες με σχεδόν πανομοιότυπη μορφή PMG. Όλες είχαν μεταλλάξεις σε ένα γονίδιο που κωδικοποιεί πρωτεΐνη η οποία προσκολλάται στην επιφάνεια των κυττάρων. Λέγεται διαμεμβρανική πρωτεΐνη 161B (TMEM161B).

Ουδείς όμως ήξερε τι έκανε η TMEM161B. Αποκαλύφθηκε πως βρίσκεται στους περισσότερους τύπους εμβρυϊκών εγκεφαλικών κυττάρων:

• σε προγονικά κύτταρα που αναπτύσσονται σε εξειδικευμένους νευρώνες,
• σε ώριμους νευρώνες που διεγείρουν ή αναστέλλουν τους γείτονές τους και
• σε νευρογλοιακά κύτταρα που υποστηρίζουν και προστατεύουν τους νευρώνες με διάφορους τρόπους.

Προέρχεται από μια οικογένεια πρωτεϊνών που εξελικτικά εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε σφουγγάρι. Το οποίο δεν έχει εγκέφαλο.

Αυτό προκάλεσε σύγχυση στον Gleeson και τον συνάδελφό του, νευροεπιστήμονα στο UCSD, Lu Wang. Αναρωτήθηκαν αν η συγκεκριμένη πρωτεΐνη θα μπορούσε να επηρεάσει έμμεσα την αναδίπλωση του φλοιού, αναμειγνύοντας κάποιες βασικές κυτταρικές ιδιότητες που δίνουν σχήμα σε πολύπλοκους ιστούς.

iStock

«Μόλις εντοπίσαμε την TMEM161B ως την αιτία, ξεκινήσαμε να κατανοούμε πώς συμβαίνει το υπερβολικό δίπλωμα», εξήγησε ο Dr. Wang. Χρησιμοποιώντας βλαστοκύτταρα που προέρχονται από δείγματα δέρματος ασθενών, οι ερευνητές δημιούργησαν οργανοειδή, μικροσκοπικά αντίγραφα ιστών που αυτοοργανώνονται (βλ. ιστούς και όργανα) στο εργαστήριο.

Τα οργανοειδή που κατασκευάστηκαν από κύτταρα ασθενών ήταν πολύ αποδιοργανωμένα και εμφάνιζαν διαταραγμένες ακτινικές γλοιακές ίνες. Στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο, αυτά τα προγονικά κύτταρα –τα οποία δημιουργούν νευρώνες και γλοία– συνήθως τοποθετούνται στην κορυφή του φλοιού. Εκτείνονται ακτινικά προς τα κάτω, προς το κάτω στρώμα του φλοιώδους ιστού. Αυτό δημιουργεί μια «σκαλωσιά» που υποστηρίζει τη μετανάστευση άλλων νεοσχηματισμένων κυττάρων, καθώς ο φλοιός επεκτείνεται.

Χωρίς την TMEM161B, οι ακτινικές γλοιακές ίνες στα οργανοειδή φάνηκε να χάνουν την αίσθηση του προσανατολισμού τους. Περαιτέρω πειράματα έδειξαν επίσης ότι ο εσωτερικός κυτταροσκελετός των κυττάρων ήταν ένα χάος.

Οι ερευνητές τόνισαν πως βρήκαν ενδείξεις για το πώς εξελίσσεται η πολυμικρογυρία. Απαιτείται ωστόσο περισσότερη έρευνα για την καλύτερη κατανόηση του πώς άτομα με PMG επηρεάζονται από μεταλλάξεις στην TMEM161B. «Τώρα όμως ξέρουμε τι να αναζητήσουμε και μπορούμε να επεκτείνουμε τα αποτελέσματα μας, ώστε να βελτιώσουμε τη διάγνωση και τη φροντίδα ασθενών με εγκεφαλική νόσο».