PTSD. Stres pourazowy do okiełznania

Traumatyczne zdarzenie może pozmieniać molekularne „przełączniki” nałożone na DNA komórek w mózgu. Jakie zmiany wywołuje w pojedynczych komórkach zespół stresu pourazowego (PTSD) i czy da się to cofnąć – bada dr Mychajło Batiuk, laureat grantu Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych (ERC).

PTSD – stres pourazowy, który potrafi namieszać nam w głowach

.Śmiertelne zagrożenie, wypadek czy bycie świadkiem tragicznego zdarzenia – niektóre traumatyczne doświadczenia przekraczają nasze możliwości radzenia sobie i mogą trwale przeprogramować pracę mózgu, wywołując zespół stresu pourazowego. – Obecnie najskuteczniejszą formą terapii jest psychoterapia połączona z antydepresantami, ale skuteczność jest tu wciąż niska. Problem bierze się z tego, że nie do końca rozumiemy, co dokładnie zmienia się w mózgach pacjentów z PTSD. Właśnie dlatego nie mamy w pełni skutecznego leku – mówi dr Batiuk.

Stres aktywuje w organizmie oś podwzgórze-przysadka-nadnercza, co prowadzi do uwolnienia dużej ilości hormonów stresu, m.in. kortykosteroidów. Ta ogólnoustrojowa reakcja dociera również do mózgu. Wiadomo, że PTSD jest powiązane ze zwiększonym poziomem stanu zapalnego w mózgu, w czym kluczową rolę odgrywają komórki glejowe – astrocyty i mikroglej.

Z dotychczasowych badań, m.in. z użyciem funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI), wiadomo też, w których częściach mózgu zachodzą zmiany. – Problem dotyczy przede wszystkim kory przedczołowej. To część mózgu odpowiedzialna za funkcje poznawcze i pamięć, kluczowa dla naszego normalnego funkcjonowania – tłumaczy dr Mychajło Batiuk.

Do tej pory nie było jednak zbyt wiele wiadomo, jak te zmiany wyglądają na poziomie pojedynczych neuronów i innych komórek mózgowych. Tę lukę w wiedzy chce wypełnić laureat grantu ERC.

Mechanizmy epigenetyczne związane z PTSD

.Dr Batiuk zamierza poznać mechanizmy epigenetyczne związane z PTSD. – Można o tym myśleć, jak o warstwie molekularnych „przełączników” nałożonych na nasze DNA. Trauma nie zmienia samego kodu genetycznego, ale włącza i wyłącza te przełączniki. To z kolei zmienia funkcjonowanie komórek mózgowych i prowadzi do objawów PTSD – wyjaśnia badacz.

W swoich badaniach naukowiec chce użyć najnowocześniejszych narzędzi genomiki pojedynczych komórek. To precyzyjne podejście pozwoli zidentyfikować, które typy komórek mózgowych są najbardziej dotknięte traumą i które konkretnie „przełączniki” epigenetyczne ulegają zmianie. Wskazanie ich może otworzyć drogę do projektowania nowych, celowanych leków, które „zresetują” ustawienia tych przełączników.

Dotychczasowe próby zrozumienia PTSD opierały się głównie na badaniu większych fragmentów tkanki mózgowej („in bulk”). Polegały one na uśrednianiu sygnału z milionów komórek, przez co traciło się informacje o zmianach w ich poszczególnych typach.

– Techniki, które stosujemy, pozwalają rozwikłać te zmiany na poziomie pojedynczych komórek. Jedną z nich jest snm3C-seq, czyli multiomiczne sekwencjonowanie, które w pojedynczym jądrze komórkowym pozwala jednocześnie badać metylację DNA i przestrzenną organizację chromosomów. Kiedy zsekwencjonuję pojedynczą komórkę, zobaczę, gdzie występuje metylacja i które fragmenty chromosomów oddziałują na siebie – zapowiada naukowiec.

Mechanizmy schizofrenii oraz pamięci strachu

.Dr Batiuk wykorzystywał podobne metody wcześniej, badając mechanizmy schizofrenii oraz pamięci strachu. Teraz chce połączyć wiedzę z obu tych projektów, aby dogłębnie zbadać komórkowe podstawy PTSD. Próbki do badań pochodzą z banków tkanek, głównie z USA – tam kultura oddawania organów na cele naukowe jest bardziej powszechna niż w Europie – mówi dr Batiuk. Mózg nie może być użyty do transplantacji, dlatego jest cennym materiałem badawczym.

Rozmówca liczy, że uzyska dostęp do około 100 próbek. – Zaczniemy od małych fragmentów kory przedczołowej, z których możemy uzyskać nawet 50–100 tysięcy komórek. To wystarczająca liczba do przeprowadzenia zaawansowanych analiz – mówi badacz.

– Wiemy, że metylacja DNA jest zaangażowana m.in. w wyciszanie genów. Porównując dany typ komórki u pacjentów z PTSD z komórkami u osób zdrowych, będę w stanie zobaczyć, czy i gdzie w genomie zaszły zmiany. Dzięki temu oszacuję, które geny są zaangażowane w rozwój PTSD. Następnie możemy celować w te geny lub regiony genomu za pomocą narzędzi modyfikujących epigenom – tłumaczy mechanizm swojej pracy.

Badania prowadzone będą również na modelu zwierzęcym – na myszach.

Pytany o to, dlaczego na realizację grantu ERC wybrał Polski Ośrodek Rozwoju Technologii (PORT) we Wrocławiu, dr Batiuk podkreśla unikatowy charakter instytutu. – PORT nie tylko prowadzi badania podstawowe, ale stawia też na przełożenie ich wyników na praktykę kliniczną. Spodobała mi się perspektywa, że będę mógł spróbować wdrożyć wyniki we współpracy z przemysłem, założyć startup lub wprowadzić je do kliniki. Oczywiście na razie jest za wcześnie, by o tym mówić. Najpierw musimy znaleźć solidne cele terapeutyczne, ale w przyszłości, we współpracy z instytutem, będziemy dążyć do ich wdrożenia – podsumowuje.

W rozstrzygniętym 4 września konkursie ERC (Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych) rozdysponowano łącznie 761 mln euro. Otrzymało je 478 młodych badaczy; najwięcej grantów przypadło naukowcom z Niemiec (99), Wielkiej Brytanii (60), Holandii (44) i Francji (41). W gronie laureatów znalazło się także sześciu badaczy realizujących projekty w Polsce.

Mózg może się uczyć w każdym wieku

.Wieku 55 lat Philippe w końcu znalazł czas dla siebie, po tym jak dzieci opuściły dom rodzinny. A może zacząć się uczyć grać na fortepianie? Zawsze o tym marzył. Ale w wieku 55 lat, mówi sobie, nie jestem już w stanie tego zrobić, jestem zbyt stary, a mój mózg nie jest już taki wydajny jak wtedy, gdy miałem 20 lat…

Nathalie ma 30 lat. By uczynić kolejny krok w karierze zawodowej, musi wybrać pomiędzy ofertą pracy w Niemczech, która jej zbytnio do gustu nie przypada, i w Hiszpanii, którą uważa za wspaniałą. Teraz żałuje: „Powinnam była uczyć się hiszpańskiego, gdy byłam w liceum. Dziś jest już za późno na naukę nowego języka”.

Wiele osób doświadcza tego uczucia bycia zbyt starym, żeby uczyć się czegoś nowego. Ale czy jest ono uzasadnione?

czenie się jest, w rzeczywistości, czynnością całego życia. Od najmłodszych lat nasz mózg mobilizuje znaczną część swoich funkcji (skupienie, pamięć, widzenie, słyszenie, motoryka…) po to, abyśmy mogli nabywać nową wiedzę i nowe umiejętności. Jakie mechanizmy pozwalają nam się uczyć? I jak się one zmieniają wraz z upływem lat?

Uczenie się jest dynamicznym procesem poznawczym, który przebiega w dwóch etapach: najpierw następuje pozyskanie nowej informacji, a później, jej zmagazynowanie w pamięci. Proces ten zostawia pewnego rodzaju odcisk w naszym mózgu, jako ślad po przeżytym doświadczeniu. A dokładniej, neurony, które uczestniczą w tym doświadczeniu i pozyskaniu nowej informacji zmieniają sposób, w jaki rozmawiają ze sobą: ich połączenia (synapsy) wzmacniają się lub zanikają.

Czasami zdarza się, że dynamika naszych procesów uczenia się prowadzi, po prostu, do eliminacji niepotrzebnych połączeń neuronowych, na rzecz połączeń „pożytecznych”. Mówi się obrazowo o „przycinaniu” synaps (pruning w jęz. angielskim), tak jak robi się z drzewami, które pozbawia się niepotrzebnych gałęzi. Do „przycinania” synaps dochodzi głównie w dzieciństwie oraz w czasie olbrzymiej rewolucji, jaką jest okres dojrzewania.

Zmiany na poziomie neuronów mają związek z tym, czego się uczymy i są szczególnie intensywne w okresie dzieciństwa. Zdobywamy wtedy dużą ilość wiedzy i rozwijamy nowe kompetencje, takie jak widzenie, dotykanie, chodzenie czy mówienie. Te zdobycze odciskają piętno na całym mózgu, ponieważ uczestniczą w procesie transformacji rozmaitych sieci neuronów. Nic w naszym mózgu nie istnieje trwale.

Uczenie się pozostawia zatem w naszym mózgu fizyczny ślad. Ten dynamiczny mechanizm nosi nazwę neuroplastyczności bądź plastyczności mózgu. Odkrycie go przez neurobiologów pozwoliło zrozumieć podstawową rzecz: nic w naszym mózgu nie istnieje trwale.

Gdy się uczymy, plastyczność mózgu pozwala na jego ciągłe modelowanie. Ten mechanizm jest nie tylko stosunkowo szybki, ale też odwracalny. Naukowcy odkryli bowiem, że niektóre regiony mózgu u młodych, pełnoletnich osób, wykazywały znaczne zmiany strukturalne po trzech miesiącach nauki żonglowania, w porównaniu z mózgami osób, które nie uczyły się żonglować. Te zmiany zanikały kilka tygodni po zaprzestaniu nauki. Teraz już rozumiemy, dlaczego artyści cały czas ćwiczą!

Jesteśmy w pewnym sensie „zaprogramowani” na to, żeby się uczyć. Nasz mózg jest w stanie ciągle się dostosowywać i zmieniać pod wpływem naszych doświadczeń, od najmłodszych lat do starości. Nie ma więc jednego wieku na naukę nowego języka.

Są takie okresy w życiu człowieka, które bardziej sprzyjają niektórym rodzajom uczenia się. Badania w dziedzinie psychologii rozwoju człowieka udowodniły, że w mózgu istnieją „okna czasowe”, odpowiadające okresom, w których mózg posiada szczególną zdolność pozyskiwania informacji z otoczenia. Wiele badań naukowych dotyczyło na przykład akwizycji języka ojczystego Wykazano, że istnieje okno czasowe szczególnie sprzyjające nauce mówienia. Stąd więc bierze się powszechne i niesłuszne przekonanie, że im bardziej się starzejemy, tym trudniej jest nam nauczyć się drugiego języka. Nawet jeśli faktycznie istnieje jakiś kluczowy okres na pozyskiwanie języka ojczystego, to w przypadku drugiego języka nie jest to już takie oczy.

Teks dostępny na łamach Wszystko co Najważniejsze: https://wszystkoconajwazniejsze.pl/alice-latimier-mozg-moze-sie-uczyc-w-kazdym-wieku-na-nauke-nigdy-nie-jest-za-pozno/

PAP/ Ludwika Tomala/ LW