Τα προβλήματα που αφορούν τη μνήμη οφείλονται σε ένα συγκεκριμένο ένζυμο

Οι ερευνητές εντόπισαν ένα ένζυμο που είναι το κλειδί για την ενημέρωση των υφιστάμενων αναμνήσεων με νέες πληροφορίες, μια διαδικασία που μειώνεται φυσιολογικά με την ηλικία. Ο αποκλεισμός του ενζύμου βελτίωσε την εξασθένιση της μνήμης, ανοίγοντας την πόρτα για την ανάπτυξη θεραπειών για τα προβλήματα μνήμης που σχετίζονται με την ηλικία.

Έχουν γίνει πολλές έρευνες για το πώς σχηματίζονται οι μνήμες, αλλά λιγότερες για το πώς οι υπάρχουσες μνήμες ενημερώνονται με νέες πληροφορίες, παρά το γεγονός ότι οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι η ικανότητά μας να τροποποιούμε ή να ενημερώνουμε τις υπάρχουσες μνήμες μειώνεται με την ηλικία και μπορεί να συμβάλει στη γνωστική εξασθένιση που σχετίζεται με την ηλικία. Όμως τώρα, μια νέα έρευνα έχει εντοπίσει έναν βασικό μοριακό μηχανισμό πίσω από την ενημέρωση της μνήμης.

Ερευνητές από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια (Penn State) ήθελαν να κατανοήσουν γιατί η φυσιολογική γήρανση καθιστά πιο δύσκολη την επικαιροποίηση των αναμνήσεων. Στην αναζήτηση μιας απάντησης, βρήκαν ένα ένζυμο το οποίο, όταν μπλοκαρίστηκε σε γερασμένα ποντίκια, απέτρεψε τα ελλείμματα μνήμης που σχετίζονται με την ηλικία και τα οποία συνήθως παρατηρούνται.

“Είναι σημαντικό να κατανοήσουμε τι συμβαίνει σε μοριακό επίπεδο κατά τη διάρκεια μιας ενημέρωσης της μνήμης, επειδή, ως άνθρωποι, οι περισσότερες από τις αναμνήσεις μας είναι ενημερώσεις“, δήλωσε η Janine Kwapis, επίκουρη καθηγήτρια βιολογίας στο Penn State και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. “Αλλά κανείς δεν έχει πραγματικά εξετάσει αν οι μηχανισμοί πίσω από τον σχηματισμό της μνήμης και την ενημέρωση της μνήμης είναι πανομοιότυποι ή αν είναι μοναδικοί για την ενημέρωση της μνήμης. Αυτό είναι ένα βήμα προς τα εμπρός για να το κατανοήσουμε“.

Η παγίωση είναι η διαδικασία με την οποία μια νεοδημιουργηθείσα βραχυπρόθεσμη μνήμη μετατρέπεται σε μια πιο σταθερή μακροπρόθεσμη μνήμη. Αυτή η σταθεροποίηση βασίζεται στη σύνθεση πρωτεϊνών, η οποία ελέγχεται από γονίδια, στη σύναψη, το διάκενο μεταξύ των νευρώνων που τους επιτρέπει να περνούν σήματα ο ένας στον άλλο. Καθώς αποκτώνται νέες εμπειρίες και αναμνήσεις, ο εγκέφαλος ουσιαστικά αναδιατάσσεται για να δημιουργήσει περισσότερες από αυτές τις συναπτικές συνδέσεις. Τελικά, δύο συνδεδεμένοι νευρώνες ευαισθητοποιούνται μεταξύ τους, έτσι ώστε η ανάκληση μιας μνήμης να τους προκαλεί ταυτόχρονη πυροδότηση.

“Όταν σας παρουσιάζονται νέες πληροφορίες, πρέπει να βγάλετε την υπάρχουσα μνήμη από την αποθήκη και να την αποδυναμώσετε, ώστε να είναι έτοιμη να δεχτεί τις νέες πληροφορίες“, δήλωσε η Kwapis. “Μόλις μάθουμε τις νέες πληροφορίες και ενσωματωθούν αυτοί οι νέοι νευρώνες, η ενημερωμένη μνήμη παγιώνεται και αποθηκεύεται ξανά“.

Αυτή η διαδικασία ονομάζεται επαναπαγίωση και γίνεται λιγότερο αποτελεσματική με την ηλικία. Έτσι, οι ερευνητές εξέτασαν κατά πόσον η ενίσχυση της γονιδιακής έκφρασης κατά την επαναπαγίωση θα ενίσχυε επίσης την ικανότητα ενημέρωσης της μνήμης. Γνώριζαν ότι η αποακετυλάση των ιστονών 3 (HDAC3), ένα ένζυμο που ρυθμίζει την αντιγραφή της πληροφορίας από ένα τμήμα του DNA σε RNA που τελικά γίνεται πρωτεΐνη, έχει αποδειχθεί ότι επηρεάζει αρνητικά τον σχηματισμό της μνήμης και την έκφραση των γονιδίων κατά τη διάρκεια της παγίωσης, οπότε επικεντρώθηκαν σε αυτήν

“Η HDAC3 συνήθως συσφίγγει τη χρωματίνη, ένα σύμπλεγμα DNA και πρωτεϊνών, και δυσκολεύει τη μεταγραφή“, δήλωσε ο Chad Smies, διδακτορικός φοιτητής βιολογίας στο Penn State και κύριος συγγραφέας της εργασίας. “Αν εμποδίσουμε αυτή την ενζυμική δραστηριότητα να συμβεί, μπορεί να βοηθήσει στη διατήρηση μιας πιο ανοιχτής κατάστασης της χρωματίνης και στη βελτίωση της γονιδιακής έκφρασης“.

Τα μεγαλύτερα σε ηλικία (18 έως 20 μηνών) αρσενικά ποντίκια υποβλήθηκαν στην δοκιμασία “Objects in Updated Location”. Αφού εξοικειώθηκαν με ένα περιβάλλον, τα ζώα εκτέθηκαν σε δύο πανομοιότυπα αντικείμενα που τοποθετήθηκαν σε συγκεκριμένες θέσεις. Είκοσι τέσσερις ώρες αργότερα, το περιβάλλον ενημερώθηκε: ένα από τα πανομοιότυπα αντικείμενα μετακινήθηκε σε νέα θέση. Αμέσως μετά τη συνεδρία ενημέρωσης, δόθηκε στα ποντίκια εικονικό φάρμακο ή φάρμακο για τον αποκλεισμό της HDAC3. Στη συνέχεια ελέγχθηκε η μνήμη των ποντικών για τα αντικείμενα. Τέσσερα πανομοιότυπα αντικείμενα τοποθετήθηκαν σε συγκεκριμένες θέσεις μέσα στο περιβάλλον: δύο στις αρχικές θέσεις, ένα στην ενημερωμένη θέση και ένα τέταρτο σε μια εντελώς νέα θέση.

“Στα ποντίκια αρέσει η καινοτομία, οπότε αν έχουν [καλή] μνήμη για τη συνεδρία εκπαίδευσης ή την ενημέρωση, θα εξερευνήσουν περισσότερο τη νέα θέση του αντικειμένου“, δήλωσε ο Smies. “Αλλά αν έχουν κακή μνήμη, τείνουν να εξερευνούν τις θέσεις που είχαν μάθει προηγουμένως εξίσου με τη νέα θέση“.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο αποκλεισμός της HDAC3 αμέσως μετά τη συνεδρία ενημέρωσης μείωσε τις διαταραχές της μνήμης που σχετίζονται με την ηλικία, χωρίς να επηρεάσει την αρχική μνήμη. Τα ηλικιωμένα ποντίκια είχαν εξίσου καλές επιδόσεις με τα νεότερα ποντίκια κατά τη διάρκεια της δοκιμασίας.

Ο εντοπισμός μοριακών μηχανισμών που επηρεάζουν τη μνήμη, όπως ο HDAC3, ευελπιστεί η ερευνητική ομάδα, ότι θα ανοίξει το δρόμο για την ανάπτυξη θεραπευτικών στόχων για τη βελτίωση της γνωστικής ευελιξίας που μειώνεται λόγω ηλικίας.

“Εάν αυτοί οι μηχανισμοί βελτιώσουν τη μνήμη στη φυσιολογική γήρανση, θα μπορούσαν ενδεχομένως να βοηθήσουν και σε καταστάσεις όπως η νόσος Alzheimer και η άνοια“, δήλωσε η Kwapis.

[via]