Mälestuste tekke eest vastutab ajus asuv hipokampus. USA teadlased Cinzia Vicidomini, Amar Sahay ja nende kolleegid otsisid sealt geene, mis hakkavad tööle just siis, kui aju vananedes sünapse ehk rakkude vahelisi ühendusi kaotab. Töörühm ühendas seejuures geenmuundatud hiirtega tehtud katsed ja inimeste ajuproovide andmed.

Katsetes muutsid teadlased hiirte DNA-d nii, et said vajaliku geeni ajus sisse või välja lülitada. Inimesi uurides leppisid nad andmebaasiga, mis koondab endas üksikute ajurakkude geeniavaldumismustreid. Nii võrdles töörühm tervete, Alzheimeri tõvega, aga haiguslikele kahjustustele vaatamata terava mäluga inimeste ajuproove.

Ensüüm puhastab aju kahjulikest rasvatilkadest

Noores ajus tekib ensüümi PLA2G2F vähe, aga ühes vanusega hakkab selle valmistamise eest vastutava geeni aktiivsus kasvama. Geeniandmed kinnitavad, et Alzheimeri tõve kahjustustega, kuid selge mõistuse säilitanud eakatel avaldub ensüümi eest vastutav geen teistest enam. Tulemus viitab, et ajus on loomulik kaitsekilp, mis aitab haigusele vastu seista.

Ensüüm PLA2G2F lagundab rakumembraani rasvamolekule. Selle käigus tekkinud saadused toimivad signaalainetena, mis turgutavad närvirakkude suhtlust ja hoiavad ainevahetust tasakaalus. Uue uuringu autorid näitasid hiirkatsetes, et just rakkudevaheline signaalivahetus takistab mürgiste rasvatilkade kogunemist ajurakkudesse.

Kui uurijad lülitasid hiirte ajus Pla2g2f geeni välja, halvenes loomade tervis järsult. Närvirakkude ühendused vähenesid, ajukoesse kogunesid suured rasvatilgad ja seal tekkis äge põletik. Vanad hiired ei suutnud enam uusi kohti meelde jätta ja põrusid mälutestides.

Eakatel hiirtel, kellel töörühm geeni Pla2g2f aktiivsust kunstlikult tõstis, nägi risti vastupidist. Suurema ensüümihulgaga loomad säilitasid märksa rohkem närviühendusi ja nende mälu püsis sama terav kui noortel liigikaaslastel. Nii suutsid teadlased eakate katseloomade mälukaotuse ennetavalt peatada.

Närvirakud suunavad immuunsüsteemi

Mälu hoiab värskena närvirakkude ja tugirakkude koostöö. Ehkki ensüümi PLA2G2F toodavad närvirakud, mõjutab see otseselt ka teisi ajurakke, eeskätt mikrogliiat. Mikrogliiarakud moodustavad aju immuunsüsteemi ja koristavad kudedest prahti, vananedes hakkab nende töö aga tõrkuma.

Teadlased kasvatasid inimese tüvirakkudest aju minimudeleid ehk organoide ning jäljendasid laboris närvirakkude ja mikrogliia suhtlust. Närvirakkude toodetud ensüümi peale hakkasid mikrogliiarakud üleliigset rasva väljutama. Rasvast vabanenuna said immuunrakud taas tõrgeteta oma põhitööd teha.

Järgmises etapis tegid teadlased ensüümi aktiivtsentri ehk keemiliste reaktsioonide toimumiskoha töövõimetuks. Vigane ensüüm ei suutnud enam rasvatilku lõhustada ega põletikku taltsutada. See kinnitab, et aju kaitsmiseks peab PLA2G2F rasvu otse lõhustama ja selle järel tekkima signaalmolekule.

Uus paljulubav uurimisaines

Töörühma sõnul pakuksid PLA2G2F ensüümi toetavad ravimeetodid uut võimalust, kuidas vananevat aju kaitsta. Uurijad usuvad, et aju loomupärane kaitsemehhanism suudab pidurdada Alzheimeri tõve ja teiste sarnaste tõbede kulgu – see sõltub aga otseselt elundi võimest rasvade ainevahetust ohjes hoida.

Uuringu autorite sõnul juhivad just lipiidide ehk rasvaühendite tasakaaluhäired vananevas ajus põletikku ja sünapsite kadu. Nad märkisid, et PLA2G2F kaitseb aju terviklikkust ja leevendab vanusest tingitud vaimse võimekuse häireid. Avastus selgitab, miks suudavad mõned inimesed isegi raskete ajukahjustuste kiuste säilitada selge mõistuse.

Uuringul on ka omad kitsaskohad: praegused analüüsimeetodid ei võimalda katseloomade ajus täpselt eristada, millistesse gliiarakkudesse rasvatilgad kogunevad. Edasistes uuringutes peaksid teadlased kaardistama lipiidide liikumist eluskoes üksiku raku tasandil. Samuti tuleb inimeste geeniandmete tulemusi kinnitada palju suurematel patsiendirühmadel.

Uuring ilmus ajakirjas Nature Neuroscience.