Μελέτη του ρόλου στοιχείων του μικροπεριβάλλοντος στη ρύθμιση των νευροβλαστικών κυττάρων του εγκεφάλου σε νευροεκφυλιστικά φαινόμενα, καθώς και ως νευροπροστατευτικών παραγόντων
Authors: Ανέστη Μαρία 
Published: January 2024

Στον ενήλικο εγκέφαλο των θηλαστικών, τα νευρικά βλαστικά κύτταρα (Neural Stem Cells, NSCs) εντοπίζονται σε εξειδικευμένες περιοχές, που ονομάζονται βλαστικές φωλεές, μια εκ των οποίων είναι η Υποεπενδυματική Ζώνη (Subependymal Zone, SEZ) των πλάγιων τοιχωμάτων των πλάγιων κοιλιών. Η νευρογενετική φωλεά της Υποεπενδυματικής Ζώνης αποτελεί ένα εξειδικευμένο μικροπεριβάλλον, καθώς παρουσιάζει μια ειδική τρισδιάστατη κυτταρική αρχιτεκτονική με αυξημένες αλληλοεπιδράσεις μεταξύ των προγονικών και άλλων κυττάρων, καθώς και ένα εξειδικευμένο σύστημα μορίων εξωκυττάριας ουσίας και αγγείων. Μεταξύ αυτών, η λαμινίνη αποτελεί ένα κύριο μόριο εξωκυττάριας ουσίας στην Υποεπενδυματική ζώνη του ενήλικου εγκεφάλου, ενώ τα αιμοπετάλια πρόσφατα έχουν αναγνωριστεί ως ένας σημαντικός πληθυσμός της νευροαγγειακής μονάδας, ιδιαίτερα σε νευροπαθολογικές καταστάσεις του εγκεφάλου. Οι κυτταρικές αλληλεπιδράσεις και τα σήματα που δέχονται τα νευρικά βλαστικά κύτταρα εντός της φωλεάς διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στην ισορροπία μεταξύ αδράνειας και ενεργοποίησής τους, η οποία διαταράσσεται σε περιπτώσεις τραυματισμού. Τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής αποκαλύπτουν ότι προγονικά κύτταρα νευρικής και ολιγοδενδρογλοιακής μοίρας παρουσιάζουν αποκλίνουσες ιδιότητες και διαφορετική απόκριση στους παράγοντες του μικροπεριβάλλοντος σε πολυμορφικές καλλιέργειες NSCs in vitro, αντανακλώντας τη διαφορετική προσαρμογή τους εντός του εγκεφάλου. Πιο συγκεκριμένα, προτείνεται ότι η νευρογένεση επηρεάζεται σημαντικά από την κυτταρική αρχιτεκτονική, εμφανίζοντας μεγαλύτερους χωρικούς περιορισμούς, ενώ παρουσιάζει και μια μεγαλύτερη εξάρτηση από τη λαμινίνη, σε σχέση με την ολιγοδενδρογένεση. Επιπρόσθετα, η αναστολή της β1 υπομονάδας των κύριων υποδοχέων εξωκυττάριας ουσίας, των ιντεγκρινών, ενίσχυσε σημαντικά την απόκλιση μεταξύ των νευρογενετικών και ολιγοδενδρογενετικών ιδιοτήτων των NSCs in vitro. Αυτές οι παρατηρήσεις είναι σημαντικές σε επίπεδο βασικής έρευνας και προσφέρουν εργαλεία για την περαιτέρω διερεύνηση των μηχανισμών που ρυθμίζουν τις συγκεκριμένες αποκλίσεις. Είναι γνωστό ότι τα αιμοπετάλια εκτός από την κύρια λειτουργία τους, την αιμόσταση, διαθέτουν επίσης πολλαπλές άλλες ιδιότητες, που διαμεσολαβούνται μέσω των παραγόντων που απελευθερώνουν έπειτα από ενεργοποίησή τους. Πρόσφατη ερευνητική δουλειά της ομάδας αποκάλυψε πως αιμοπεταλιακοί παράγοντες ευνοούν την επιβίωση των NSCs in vitro, ενώ η απομυελίνωση στο μεσολόβιο μυών επιφέρει συσσώρευση αιμοπεταλίων στα αιμοφόρα αγγεία της Υποεπενδυματικής ζώνης. Σε περιπτώσεις τραυματισμού ή εκφύλισης του εγκεφάλου τα αιμοπετάλια συμμετέχουν σε ανοσολογικές και φλεγμονώδεις αποκρίσεις, χωρίς ωστόσο να είναι ξεκάθαρος ο ρόλος τους ως προς τα νευρικά βλαστικά/προγονικά κύτταρα. Με βάση τα παραπάνω και στοχεύοντας στη διερεύνηση παραγόντων του μικροπεριβάλλοντος με πιθανή προστατευτική και ρυθμιστική δράση ως προς τα νευρικά βλαστικά κύτταρα, σε δεύτερο επίπεδο, η παρούσα διατριβή εστίασε στη διερεύνηση του ρόλου των αιμοπεταλίων στη συμπεριφορά των NSCs, ενώ στηριζόμενοι στις παραπάνω in vitro παρατηρήσεις, δόθηκε έμφαση στις νευρογενετικές και ολιγοδενδρογενετικές ιδιότητες, με στόχο την προσέγγιση προστατευτικών στρατηγικών σε εκφυλιστικές καταστάσεις. Τα αποτελέσματά μας ανέδειξαν έναν προστατευτικό ρόλο των αιμοπεταλίων in vitro, καθώς η προσθήκη τους (απομονωμένων από νεαρά πειραματόζωα) στις καλλιέργειες, ενίσχυσε τόσο την αδιαφοροποίητη/προγονική κατάσταση των NSCs, επίδραση που διαπιστώθηκε να εξαρτάται από τις διακυτταρικές αλληλεπιδράσεις (cell-to-cell interaction) μεταξύ των δυο πληθυσμών, αλλά και την παρουσία των νευροβλαστών σε περιοχές με υψηλές κυτταρικές πυκνότητες (3D δομές), χωρίς όμως να επηρεάζει τα επίπεδα νευρογένεσης και ολιγοδενδρογένεσης. Από την άλλη πλευρά, η in vivo διερεύνηση σε ένα μοντέλο παροδικής χημικής απαλοιφής των αιμοπεταλίων της περιφέρειας, σε συνδυασμό με απομυελινωτική βλάβη στο μεσολόβιο, οδήγησε σε αυξημένη παρουσία ολιγοδενδρογλοιακών κυττάρων εντός της SEZ, καθώς και στο μεσολόβιο. Η απουσία συμβατής in vitro επίδρασης των αιμοπεταλίων ως προς την ολιγοδενδρογένεση, μπορεί να εξηγηθεί λαμβάνοντας υπόψιν ότι οι συγκαλλιέργειες αποτελούν ένα ιδιαίτερο και απλουστευτικό σύστημα σε σχέση με τις αλληλεπιδράσεις των κυτταρικών τύπων που εμφανίζονται εντός του εγκεφάλου. Επιπρόσθετα, είναι μια ένδειξη ότι η ρύθμιση του ολιγοδενδρογλοιακού χαρακτήρα δεν απαιτεί την άμεση επαφή αιμοπεταλίων/προγονικών κυττάρων, αλλά επιτυγχάνεται έμμεσα με τη διαμεσολάβηση άλλων κυτταρικών πληθυσμών, όπως για παράδειγμα του ενδοθηλίου. Τέλος, εξετάστηκε ο πιθανός ρόλος των αιμοπεταλίων σε μια άλλη κατάσταση νευροεκφύλισης και για το σκοπό αυτό εφαρμόστηκε βαρχυπρόθεσμη θρομβοκυτταροπενία σε ένα διαγονιδιακό μοντέλο της νόσου Alzheimer (APP-PS1 μύες). Συνοψίζοντας, τα ευρήματα της παρούσας διατριβής αναδεικνύουν τον κρίσιμο ρόλο των παραγόντων του μικροπεριβάλλοντος στον καθορισμό των NSCs in vitro, αποκαλύπτοντας μια μεγαλύτερη εξάρτηση της νευρογένεσης και μια σημαντική ανθεκτικότητα της ολιγοδενδρογένεσης, ως προς την κυτταρική αρχιτεκτονική και κομβικούς παράγοντες εξωκυττάριας ουσίας. Επιπρόσθετα, υπογραμμίζουν την πολυδιάστατη ρυθμιστική δράση των αιμοπεταλίων, καθώς εμφανίζουν έναν ευνοϊκό ρόλο, ενισχύοντας την προγονική κατάσταση των NSCs in vitro, ενώ αντίθετα μια ανασταλτική δράση ως προς τα κύτταρα ολιγοδενδρογλοιακής μοίρας σε καταστάσεις απομυελίνωσης in vivo. Σημαντικό ρόλο σε αυτές τις διαδικασίες και διαφορικές επιδράσεις (άμεσες ή έμμεσες και θετικές ή αρνητικές) φαίνεται να διαδραματίζει ο αριθμός και η ποσότητα των αιμοπεταλίων που αλληλοεπιδρούν με τα βλαστικά και προγονικά κύτταρα, καθώς και τα εκάστοτε ερεθίσματα που λαμβάνουν τα αιμοπετάλια. Οι μεταμοσχεύσεις αυτών στο μεσολόβιο μυών υπό φυσιολογικές καταστάσεις ομοιόστασης και η διερεύνηση της συμπεριφοράς των νευρικών βλαστικών/προγονικών κυττάρων, θα συμβάλλει στη μεγαλύτερη κατανόηση της λειτουργικότητας και απόκρισης των αιμοπεταλίων, μεταξύ καταστάσεων ομοιόστασης και παθογένειας, παρέχοντας νέους πιθανούς στόχους για την ανάπτυξη μελλοντικών θεραπευτικών προσεγγίσεων σε εκφυλιστικές καταστάσεις του εγκεφάλου.