schizofrenia w szalce Petriego

Schizofrenia dotyka blisko jednego procenta populacji. Wbrew powszechnym mniemaniom (i mylącej nazwie wywodzącej się z greki), schizofrenia nie polega na posiadaniu zwielokrotnionej osobowości, a rozszczepieniu pomiędzy różnymi obszarami funkcjonowania psychicznego człowieka. Chorzy przejawiają np. zachowania niedostosowane do swojego stanu emocjonalnego lub deklarują przeżywanie nastrojów innych niż te obserwowalne. Typowymi objawami są także zaburzenia poznawcze, postępujące upośledzenie intelektualne czy zaburzenia urojeniowe.

To nie jest schizofrenia, ale wciąż piękne.

Schizofrenia ma przypuszczalnie mocne podłoże genetyczne, do jej wystąpienia przyczyniają się także *czynniki epigenetyczne i wczesne warunki środowiskowe (silny stres), swoją rolę w genezie schizofrenii odgrywa także nadużywanie substancji psychoaktywnych. Wciąż trudno jednak wskazać bezpośrednie mechanizmy stojące za tym zaburzeniem. Badania neurobiologiczne koncentrują się na zaburzeniach funkcjonowania układu dopaminergicznego, skupiając się m.in. na receptorach dopaminowych D2. Pośmiertne autopsje pacjentów ze schizofrenią wykazują różnice także na poziomie układów gulatminergicznych i GABA-ergicznych - regulujących mózgową gospodarkę neuroprzekaźnikami.

Żeby zweryfikować hipotezy dotyczące przyczyn zaburzeń stojących za zmianami w funkcjonowaniu mózgu schizofreników, badacze postanowili wyhodować potencjalną schizofrenię w warunkach laboratoryjnych, poszukując cech odróżniających ją od komórek zdrowych. W tym celu, wykorzystali komórki piątki schizofreników (konkretnie fibroblasty), przekształcając je (wykorzystując zmodyfikowane wirusy) w indukowane pluripotencjalne komórki macierzyste (ang. induced pluripotent stem cells, iPSC) z których po "przeprogramowaniu"  wyhodowali następnie dojrzałe neurony, które porównano z neuronami szóstki zdrowych osób. Jeśli odpadłeś Czytelniku na fibroblastach i nie masz ochoty do tego wracać, wiedz, że naukowcy oddawali się swoim ulubionym laboratoryjnym zabawom i na tym poprzestań, przeskakując do kolejnego akapitu. Zapamiętaj jeszcze tyle, że próba (liczba osób badanych) była niewielka, ale metody, którymi się posługiwali są jednym z większych osiągnięć biologii ostatnich lat i stanowią kawał dobrej biologicznej roboty.

Twórczość osób dotkniętych schizofrenią.

Jeszcze następnego. Dociekliwy Czytelnik ucieszy się zaś z pewnością dowiadując się, iż fibroblasty są komórkami składającymi się na tkankę łączną właściwą. Tworzą one na przykład włókna kolagenowe, znajdują się więc również w naszej skórze (stamtąd pobrano je od badanych). Pluripotencjalne komórki macierzyste posiadają zdolność do różnicowania się w dowolny typ komórek. Wchodzą w skład blastocysty, 5-dniowego zarodka, w wyniku kolejnych podziałów tworząc z biegiem czasy wszystkie tkanki i narządy, dając w konsekwencji początek człowiekowi. Owe cudowne indukowane PSC są specyficznym rodzajem komórek macierzystych, otrzymanych z już wyspecjalizowanych komórek somatycznych dorosłych osobników, dzięki manipulacjom na poziomie genetycznym "cofniętym w rozwoju" do momentu, w którym całe życie stoi przed nimi jeszcze otworem i stać się mogą dowolnymi komórkami.Współczesna technologia umożliwia nam "włączanie" genów odpowiadających za rozwój danej komórki (różnicowanie) w pożądanym przez nas kierunku, np. powodując iż staną się neuronami. Połączenia synaptyczne pomiędzy wyhodowanymi neuronami policzono dzięki fluorescencyjnym wirusom wścieklizny (to także nasze dzieło), rozprzestrzeniającym się właśnie poprzez synapsy. Jak się nad tym chwilkę zastanowić, zasługuje to co najmniej na milczące uznanie.

Jak można się było spodziewać, wyhodowane z komórek schizofreników neurony różniły się od neuronów ludzi zdrowych. Przede wszystkim, tworzyły mniejszą ilość połączeń synaptycznych, wypuszczając mniejszą liczbę odnóżek (aksonów). Widoczne były także zmiany na poziomie ekspresji (dochodzenia do głosu) genów odpowiadających za regulację szlaków sygnalizacyjnych cAMP i WNT, kontrolujących podział i funkcjonowanie komórek. Innymi słowy, komórki pobrane od schizofreników zawierały wadliwe przepisy na tworzenie nowych komórek, takie były też rezultaty ich realizacji.

Ilość połączeń synaptycznych w komórkach pochodzacych od osoby zdrowej (control) i pacjentów ze schizofrenią. Na czerwono świecą wirusy wścieklizny użyte jako markery. Artykuły biologiczne sa takie ładne. Suplement do artykułu, © Nature Publishing Group.

Co najciekawsze jednak, badacze zdecydowali się poddać wyhodowane na laboratoryjnych szalkach neurony działaniu niektórych leków antypsychotycznych stosowanych przy leczeniu schizofrenii. Cztery z nich (w tym klozapina, uznawana za najskuteczniejszą) nie przyniosły żadnego efektu, piąty - loxapine - sprawił m.in., że neurony wypuściły więcej połączeń (wpływając na ekspresję jednego z genów). Wygląda na to, że podłoża schizofrenii nie powinniśmy mimo wszystko szukać w złych piersiach z dzieciństwa a być może raczej na poziomie genów kodujących tworzenie połączeń neuronalnych - z innych badań wiadomym jest, że niektóre z przeanalizowanych przez badaczy geny faktycznie związane są ze schizofrenią.

grafika:

Roger Mateo Poquet

cometstarmooon

Źródło:

Brennand KJ, Simone A, Jou J, Gelboin-Burkhart C, Tran N, Sangar S, Li Y, Mu Y, Chen G, Yu D, McCarthy S, Sebat J, & Gage FH (2011). Modelling schizophrenia using human induced pluripotent stem cells. Nature, 473 (7346), 221-5 PMID: 21490598

Pełen artykuł dostępny jest w Open Acces.