Një zbulim befasues nga studiuesit në Kolegjin e Mjekësisë Albert Einstein sugjeron se inflamacioni i trurit dhe dëmtimi i ADN-së janë komponentë thelbësorë në formimin e kujtimeve afatgjata. Studimi, i publikuar në revistën Natyrasfidon pikëpamjen konvencionale se inflamacioni në tru është vetëm i dëmshëm.
“Inflamacioni i neuroneve të trurit zakonisht konsiderohet të jetë një gjë e keqe, pasi mund të çojë në probleme neurologjike si Alzheimer dhe sëmundja e Parkinsonit,” tha udhëheqësja e studimit Jelena Radulovic, MD, Ph.D., profesore në Departamentin e Dominick P. Purpura. i Neuroshkencës, profesor i psikiatrisë dhe shkencave të sjelljes, dhe kryetarja e Sylvia dhe Robert S. Olnick në Neuroshkencë në Ajnshtajn. “Por gjetjet tona sugjerojnë se inflamacioni në disa neurone në rajonin e hipokampalit të trurit është thelbësor për krijimin e kujtimeve të gjata.”
Për të hetuar formimin e kujtesës, studiuesit kryen studimin e tyre duke përdorur një grup eksperimental të kontrolluar me minj. Ata filluan duke i nënshtruar minjtë ndaj goditjeve të lehta, të shkurtra, një metodë e njohur si kushtëzimi kontekstual i frikës. Kjo qasje përdoret për të krijuar një kujtesë episodike, e cila është një lloj kujtese që lidhet me ngjarje specifike. Goditjet ishin projektuar që të ishin mjaftueshëm të forta për të formuar një kujtesë pa shkaktuar dëm të konsiderueshëm për kafshët.
Pas goditjeve që nxisin kujtesën, studiuesit u fokusuan në hipokampus, një rajon kritik i trurit i përfshirë në përpunimin e kujtesës. Ata përdorën teknika të avancuara të biologjisë gjenetike dhe molekulare për të analizuar neuronet brenda këtij rajoni. Një nga teknikat kryesore të përdorura ishte sekuenca e ARN-së në masë, e cila i lejoi studiuesit të ekzaminonin shprehjen e mijëra gjeneve njëkohësisht.
Ata zbuluan se rruga inflamatore e Receptorit Toll-Like 9 (TLR9) ishte shumë e aktivizuar në këto neurone. Kjo rrugë zakonisht është e përfshirë në përgjigjen imune, duke zbuluar fragmente të ADN-së nga patogjenët. Megjithatë, studiuesit zbuluan se rruga TLR9 u aktivizua për shkak të dëmtimit të ADN-së në neuronet e hipokampalit dhe jo për shkak të një infeksioni.
Rezultatet ofrojnë dëshmi se aktivizimi i rrugës TLR9 në përgjigje të dëmtimit të ADN-së është vendimtar për formimin e kujtesës. Ky zbulim ishte i papritur, pasi kjo rrugë është përgjithësisht e njohur për rolin e saj në përgjigjet imune dhe jo në proceset e kujtesës. Studiuesit zbuluan se kur rruga TLR9 u bllokua, minjtë nuk mund të formonin kujtime afatgjata, duke treguar rolin e tij thelbësor në këtë proces.
Për të gërmuar më thellë, studiuesit ekzaminuan dëmtimin e ADN-së dhe proceset e riparimit brenda këtyre neuroneve. Ata zbuluan se fragmentet e ADN-së dhe molekula të tjera që rezultojnë nga dëmtimi u lëshuan nga bërthama. Ky lëshim shkaktoi aktivizimin e rrugës TLR9, e cila më pas stimuloi mekanizmat e riparimit të ADN-së në centrozome – organele të përfshira zakonisht në ndarjen e qelizave. Në neuronet, të cilat nuk ndahen, centrozomet luajtën një rol të ndryshëm, duke ndihmuar në organizimin e neuroneve në asamble të qëndrueshme memorie të nevojshme për formimin e kujtesës afatgjatë.
“Ndarja e qelizave dhe përgjigja imune janë ruajtur shumë në jetën e kafshëve gjatë miliona viteve, duke mundësuar që jeta të vazhdojë duke siguruar mbrojtje nga patogjenët e huaj,” shpjegoi Raduloviç. “Duket e mundshme që gjatë rrjedhës së evolucionit, neuronet e hipokampalit të kenë adoptuar këtë mekanizëm të memories së bazuar në imun duke kombinuar rrugën TLR9 të ADN-së të përgjigjes imune me një funksion të centrozomit të riparimit të ADN-së për të formuar kujtime pa kaluar në ndarjen qelizore.”
Një gjetje tjetër domethënëse ishte se gjatë procesit inflamator njëjavor, neuronet që kodonin kujtesën u bënë më rezistente ndaj stimujve të rinj ose të ngjashëm. Kjo rezistencë është e rëndësishme sepse ndihmon në ruajtjen e informacionit të marrë tashmë, duke parandaluar që këto neurone të shpërqendrohen nga inputet e reja. Kjo rezistencë siguron qëndrueshmërinë e kujtimeve të formuara me kalimin e kohës.
“Kjo vlen të përmendet,” tha Raduloviç, “sepse ne jemi vazhdimisht të përmbytur nga informacioni dhe neuronet që kodojnë kujtimet duhet të ruajnë informacionin që kanë marrë tashmë dhe të mos “shqendrohen” nga inputet e reja.”
Studimi gjithashtu theksoi rreziqet e mundshme të frenimit të plotë të rrugës TLR9. Studiuesit vunë re se bllokimi i kësaj rruge jo vetëm që parandaloi formimin e kujtesës, por gjithashtu çoi në paqëndrueshmëri të thellë gjenomike në neuronet e hipokampalit. Paqëndrueshmëria gjenomike është një gjendje e karakterizuar nga një frekuencë e lartë e dëmtimit të ADN-së dhe shoqërohet me plakje të përshpejtuar dhe çrregullime të ndryshme neurologjike, duke përfshirë sëmundjen e Alzheimerit. Ky zbulim sugjeron që ndërsa modulimi i rrugës TLR9 mund të ketë potencial terapeutik, duhet bërë me kujdes për të shmangur efektet negative në stabilitetin gjenomik.
“Paqëndrueshmëria gjenomike konsiderohet si një shenjë dalluese e plakjes së përshpejtuar, si dhe kancerit dhe çrregullimeve psikiatrike dhe neurodegjenerative si Alzheimeri,” tha Radulovic. “Barna që pengojnë rrugën TLR9 janë propozuar për lehtësimin e simptomave të COVID-it të gjatë. Por duhet treguar kujdes sepse frenimi i plotë i rrugës TLR9 mund të përbëjë rreziqe të rëndësishme për shëndetin.”
Përdorimi i modeleve të kafshëve, si minjtë, në kërkimin shkencor ofron përfitime të rëndësishme, duke përfshirë aftësinë për të kontrolluar fort kushtet eksperimentale dhe mundësinë për të kryer procedura invazive që do të ishin joetike për njerëzit. Minjtë ndajnë shumë ngjashmëri gjenetike dhe fiziologjike me njerëzit, duke i bërë ata modele të shkëlqyera për studimin e proceseve komplekse biologjike si formimi i kujtesës dhe funksioni i trurit. Megjithatë, ka gracka të dukshme, duke përfshirë ndryshimet në kompleksitetin e trurit dhe aftësitë njohëse midis minjve dhe njerëzve, të cilat mund të kufizojnë zbatueshmërinë e drejtpërdrejtë të gjetjeve.
Hulumtimet e ardhshme duhet të fokusohen në vërtetimin e këtyre gjetjeve te njerëzit për të përcaktuar nëse mekanizma të ngjashëm të dëmtimit dhe inflamacionit të ADN-së përfshihen në formimin e kujtesës njerëzore. Për më tepër, eksplorimi i detajeve molekulare të rrugës TLR9 në lloje të ndryshme neuronesh mund të zbulojë më shumë rreth rolit të tij në kujtesën dhe sëmundjet neurodegjenerative. Hetimi i ndërhyrjeve terapeutike të mundshme që mund të modulojnë këtë rrugë pa shkaktuar paqëndrueshmëri gjenomike mund të sigurojë gjithashtu trajtime të reja për çrregullimet e lidhura me kujtesën.
Studimi, “Formimi i asambleve të kujtesës përmes rrugës TLR9 që ndjen ADN-në”, u autorizua nga Vladimir Jovasevic, Elizabeth M. Wood, Ana Cicvaric, Hui Zhang, Zorica Petrovic, Anna Carboncino, Kendra K. Parker, Thomas E. Bassett, Maria Moltesen, Naoki Yamawaki, Hande Login, Joanna Kalucka, Farahnaz Sananbenesi, Xusheng Zhang, Andre Fischer dhe Jelena Radulovic.