Μοριακοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στην εγγραφή πρώιμων εμπειριών στον εγκέφαλο του επίμυ
Authors: Γαρόφλος Ευστάθιος 
Published: January 2014

Είναι γενικώς αποδεκτό ότι οι πρώιμες εμπειρίες, ιδιαίτερα οι αλληλεπιδράσεις μητέρας- νεογνού, επηρεάζουν την ανάπτυξη του εγκεφάλου και είναι μείζονος σημασίας για τον καθορισμό της συμπεριφοράς του ενήλικου οργανισμού. Ωστόσο, οι μοριακοί και κυτταρικοί μηχανισμοί που εμπλέκονται στην εγγραφή των πρώιμων εμπειριών στον εγκέφαλο παραμένουν σε μεγάλο βαθμό αδιευκρίνιστοι. Η παρούσα μελέτη αποτελεί προσπάθεια διερεύνησης τέτοιων μηχανισμών: Εφαρμόστηκε το πειραματικό μοντέλο του «νεογνικού χειρισμού» που συνίσταται στη καθημερινή δεκαπεντάλεπτη απομάκρυνση των νεογνών από τη μητέρα τους κατά την περίοδο της γαλουχίας (1η-22η μεταγεννητική ημέρα). Έχει δειχθεί ότι ο νεογνικός χειρισμός επηρεάζει τον προγραμματισμό του υποθαλαμο-υποφυσιακο-επινεφριδιακού άξονα, καθιστώντας τον οργανισμό πιο ικανό να αντεπεξέρχεται σε καινοφανή στρεσσογόνα ερεθίσματα και γενικότερα αυξάνοντας την προσαρμοστικότητά του. Μεταξύ των ποικίλων περιοχών του εγκεφάλου, ο ιππόκαμπος αποτελεί κατ΄εξοχήν στόχο του. Καθόσον ο νεογνικός χειρισμός έχει μακροπρόθεσμες και ευρείες επιπτώσεις στον εγκέφαλο, η συγκεκριμένη πρώιμη εμπειρία θα πρέπει να επηρεάζει την έκφραση μορίων, τα οποία παίζουν καθοριστικό ρόλο στην ανάπτυξη του εγκεφάλου, όπως είναι οι παράγοντες μεταγραφής και οι νευροτροφίνες. Κάθε μεταγραφικός παράγοντας ρυθμίζει την έκφραση πλειάδας γονιδίων, ώστε η μεταβολή στα επίπεδα μιας τέτοιας ρυθμιστικής πρωτεΐνης μπορεί να έχει πλειοτροπικές δράσεις, επηρεάζοντας πολλαπλές κυτταρικές διεργασίες. Από την άλλη πλευρά, οι νευροτροφίνες είναι πεπτίδια, τα οποία ελέγχουν την νευρωνική διαίρεση και διαφοροποίηση, τη μετανάστευση νευρώνων καθώς και τη συναπτική πλαστικότητα. Με βάση τα παραπάνω, μελετήσαμε την επίδραση του νεογνικού χειρισμού στα επίπεδα των νευροτροφινών BDNF και NT-3 , καθώς και των παραγόντων μεταγραφής p-CREB και c-Fos στον ιππόκαμπο επίμυων την 1η (2, 4 και 8 ώρες μετά από την έκθεση στο νεογνικό χειρισμό), την 23η και την 90η μεταγεννητική ημέρα. Ο νεογνικός χειρισμός προκάλεσε αύξηση των επίπεδων όλων των παραπάνω πρωτεϊνών κατά την 1η μεταγεννητική ημέρα, 8 ώρες μετά την έκθεση στο νεογνικό χειρισμό. Ενδιαφέρον προκαλεί το γεγονός ότι πρώτα αυξάνονται τα επίπεδα της ΝΤ-3: Τα ζώα που είχαν εκτεθεί σε νεογνικό χειρισμό παρουσίασαν υψηλότερα επίπεδα για τη πρωτεΐνη ΝΤ-3 σε σύγκριση με τα ζώα-μάρτυρες, 4 ώρες μετά την έκθεση στο χειρισμό. Στον ιππόκαμπο επίμυων ηλικίας 23 ημερών παρατηρήθηκε αύξηση των επιπέδων για τον ΒDNF και την ΝΤ-3 στην περιοχή CA4, εξαιτίας του χειρισμού. Η προκαλούμενη από τον χειρισμό αύξηση των επιπέδων του BDNF διατηρήθηκε στην περιοχή του ιππόκαμπου και στα ενήλικα αρσενικά πειραματόζωα. Ένα επιπλέον ενδιαφέρον αποτέλεσμα που προέκυψε από αυτή τη διατριβή είναι ότι η ενδοπεριτοναϊκή ένεση φυσιολογικού ορού έδρασε ως στρεσσογόνο ερέθισμα, που οδήγησε 2 και 4 ώρες μετά σε μείωση του p-CREB και του BDNF και σε αύξηση, μόνο στα ζώα που δεν εκτέθηκαν στο νεογνικό χειρισμό, της c-Fos, 8 ώρες μετά την ένεση. Στην προσπάθεια διερεύνησης των υποδοχέων νευροδιαβιβαστών και δίαυλων ιόντων που διαμεσολαβούν τις επιδράσεις του νεογνικού χειρισμού, μελετήσαμε την επίδραση του χειρισμού στα επίπεδα των BDNF, ΝΤ-3, p-CREB και c-Fos στον ιππόκαμπο επίμυων κατά την πρώτη ημέρα μετά τη γέννηση τους παρουσία ή όχι ανταγωνιστών των υποδοχέων NMDA, AMPA/καϊνικού, GABA-A, 5-HT1A ή 5ΗΤ2A/C ή αναστολέων των τασεοεξαρτώμενων διαύλων ασβεστίου (LVGCC). Όταν οι παραπάνω υποδοχείς και ιοντικοί δίαυλοι ήταν σε αναστολή, 8 ώρες μετά την έκθεση στο νεογνικό χειρισμό δεν παρατηρήθηκε επίδραση της νεογνικής αυτής εμπειρίας στα επίπεδα των νευροτροφινών και των παραγόντων μεταγραφής. Με βάση τα αποτελέσματα μας, προτείνεται ότι ο ακόλουθος μηχανισμός ενέχεται στην «εγγραφή» της πρώιμης εμπειρίας του χειρισμού στον αναπτυσσόμενο εγκέφαλο του επίμυ: Η αλλαγή στην μητρική φροντίδα που προκαλείται από τον χειρισμό τροποποιεί την αισθητηριακή διέγερση των νεογνών, η οποία κινητοποιεί γλουταματεργικές και GABA-εργικές οδούς. Η ενεργοποίηση των υποδοχέων AMPA/καϊνικού και GABA-A προκαλεί εκπόλωση της κυτταρικής μεμβράνης με επακόλουθη ενεργοποίηση των υποδοχέων NMDA και των διαύλων LVGCC, μέσω των οποίων εισέρχονται ιόντα ασβεστίου στο εσωτερικό του κυττάρου. Τα ιόντα αυτά συντελούν στην ενεργοποίηση κινασών, οι οποίες με τη σειρά τους ενεργοποιούν μεταγραφικούς παράγοντες που ελέγχουν την ρύθμιση της έκφρασης γονιδίων, τα οποία κωδικοποιούν για μορφογενετικούς παράγοντες όπως οι νευροτροφίνες.