Prvi put da smo pronašli fiziološku ulogu Tlr9 u prepoznavanju vlastite genomske DNK Foto: Lična arhiva prof. dr Jelena Radulović
DNK (dezoksiribonukleinskа kiselina) je nukleinskа kiselina sa uputstvima zа razvoj i pravilno funkcionisanje živih orgаnizаmа. Svoj genetički materijal sva živa bića na svetu nose u obliku DNK, sа izuzetkom pojedinih virusa koji sadrže ribonukleinsku kiselinu. DNK ne prenosi samo genetičke informacije na sledeću generaciju, već i uputstvа zа građenje ćelijskih orgаnelа, proteinа i RNK molekulа. Stručnjaci izučavaju i ulogu DNK u učenju i pamćenju, jer su primetili da se tokom učenja aktivira signalni put poznat kao Tlr9 (toll-like receptor 9), čija je glavna uloga da prepozna DNK. Tlr9 su deo grupe receptora, klase proteina koji imaju ključnu ulogu u urođenom imunskom sistemu.
Uloga DNK u procesu učenja i pamćenja predmet je istraživanja neuronaučnika prof. dr Jelene Radulović sa Medicinskog fakulteta Albert Ajnštajn u Njujorku i Aarhus Univerziteta u Danskoj, koja za portal eKlinika priča da je poznato da Tlr9 receptor prepoznaje stranu (bakterijsku ili virusnu) DNK i započinje inflamatorni odgovor koji dovodi do suzbijanja infekcije.
– Mi smo prvo mislili da je u pitanju infekcija u koloniji za miševe, ali posle testiranja miševa i ponavljanja nalaza u raznim laboratorijama isključili smo infekciju. Zatim smo klonirali fragmente DNK koji se u nervnim ćelijama nalaze van jedra misleći da Tlr9 aktivira mitohondrijska, ali ispostavilo se da je većina DNK fragmenata poreklom iz jedra, takozvana genomska DNK. To je bio početak projekta na kome je predano radio moj dugogodišnji saradnik Vladimir Jovašević – objašnjava prof. dr Radulović.
Prof. dr Jelena Radulović nam dodatno pojašnjava da Tlr9 receptor ima bitnu ulogu u prepoznavanju mikrobne DNK, a aktivira ga i vlastita DNK kod određenih bolesti kao sto su kancer i sistemski lupus.
– Međutim, ovo je prvi put da smo pronašli fiziološku ulogu Tlr9 u prepoznavanju vlastite genomske DNK. Ovaj mehanizam verovatno nema uticaja na kratkotrajno pamćenje zato što se promene javljaju u periodu koje nisu od značaja za ovo pamćenje, odnosno mnogo kasnije – dodaje prof. dr Radulović.
Prema rezultatima ovih istraživanja, kojima su, kako ističe prof. Radulović najvise doprinele postdoktorant Ana Cicvarić i doktorant Elizabeth Wood, svaka nova memorija uzrokuje upalu u nervnim celijama i oštećenje njihove DNK. Prof. Radulović kaže da se su
tokom učenja u mozgu aktivira nekoliko signalnih puteva neophodnih za učenje i pamćenje.
– Interesantno je da se ti putevi ne aktiviraju u isto vreme i u istim ćelijama. To nas je prvo zbunilo, ali smo na osnovu detaljnih nalaza to potvrdili i, u skladu sa našim prethodnim rezultatima, postavili hipotezu da su grupe nervnih ćelija koje dovode do učenja i pamćenja heterogene i da različite populacije nervnih ćelija imaju različite uloge u stabilnosti, intenzitetu, specifičnosti i ostalim parametrima sećanja – precizira prof. dr Radulović.
Foto: Lična arhiva prof. dr Jelena Radulović sa studentima
Rezultati istraživanja objavljeni su u časopisu Nature i navode bitnu ulogu stresa, bilo pozitivnog ili negativnog, u procesu učenja i pamćenja. Obično se veruje da stres može da oteža proces učenja i pamćenja, prof. dr Radulović nam objašnjava da to, ipak, nije do kraja tačno.
– Stres dovodi do poremećaja učenja pamćenja ako je prejak, predugo traje, ili ako su osobe izložene stresu posebno osetljive na njegov uticaj, zbog genetskih ili razvojnih faktora. U većini ne – ekstremnih slučajeva, stres poboljšava pamćenje putem signalnih puteva koje smo opisali. To nam omogućava da stresnim događajima , bez obzira na to da li su pozitivni ili negativni, damo posebnu važnost i da ih se lakše sećamo. Bitno je reći da samo inflamatorni putevi u nervnim ćelijama imaju pozitivan uticaj na pamćenje. Inflamacija u astrocitima, mikrogliji i drugim moždanim ćelijama često ima negativne efekte – naglašava prof. dr Jelena Radulović.
Dugotrajno i kratkotrajno pamćenje
Zamoli smo prof. dr Jelenu Radulović i da nam objasni šta je dugotrajno, a šta kratkotrajno pamćenje, kako nastaju ova dva oblika pamćenja i zašto su značajna?
– Oko toga ima raznih definicija. Neki naučnici koji se bave kognitivnim naukama smatraju da postoje samo radno i dugotrajno pamćenje. Ali u mišjim modelima se smatra da je dugotrajno pamćenje ono koje traje duže od jednog dana, a sve što je kraće od toga spada u kratkotrajno pamćenje. Ova dva sistema pamćenja imaju različite uloge. Kratkotrajno nam omogućava da pamtimo situacije koje su prolazne (adrese, brojeve hotelskih soba, telefona), dok nam dugotrajno pamćenje omogućava da kroz sećanja formiramo vlastiti identitet i imamo osećaj kontinuiteta tokom skoro celog života. To su mehanizmi koje najviše izučavamo u mojoj laboratoriji – kaže prof. Radulović.
Prof. Radulović i njene kolege su radili ispitivanja na miševima, pitali smo je u kojoj meri su ovu rezultati primenjivi na humanu populaciju. Upala i proces odumiranja određenih moždanih ćelija dovode do teških bolesti poput Alchajmerove i Parkinsonove, mogu li ova istraživanja da nam pripreme put za uspešnije lečenje ovih bolesti ili barem obezbede bolju prevenciju?
– Moram da razjasnim da promene koje smo mi pokazali obuhvataju cikluse oštećenja i popravke DNK. Znači DNK ne ostaje oštećena. Mi pretpostavljamo da ovakav ciklus omogućava nervnim ćelijama, (koje se ne dele) da poboljšaju specifičnost za događaje koji su ih aktivirali, slično kao što ciklus ćelijske deobe povećava imunološku specifičnost i sećanje na viruse i bakterije koji su ih prethodno aktivirali. Ja mislim da ovaj mehanizam može da dovede do neurodegenerativnih bolesti samo ukoliko je oštećenje DNK prejako, ili popravka DNK neuspešna, ili ako su oba faktora u pitanju. Takvi slučajevi su mogući kod neodgovarajuće aktivacije Tlr9, koju smo u našim eksperimentima prouzrokovali genetskim manipulacijama i videli jaku genetsku nestabilnost. Ali čak i tada nema ćelijske smrti – kaže prof. dr Radulović.
Sagovornica portala eKlinika ipak veruje da treba napomenuti da su nervne ćelije miša jako otporne na neurodegeneraciju, za razliku od humanih, tako je verovatno da je osetljivosti humanih neurona veća.
– U skladu s tim, koleginica profesor dr Elka Stefanova sa Klinike za Neurologiju Univerzitetskog kliničkog centra u Beogradu mi je ukazala na genetske studije iz Belgije u kojima je pronađeno da smanjena funkcija Tlr9 predstavlja faktor rizika za Alchajmerovu bolest – objašnjava prof. dr Jelena Radulović.
Uloga DNK u procesu učenja i pamćenja nekada je i predmet popularnih istraživanja, pitali smo prof. Radulović i da li možemo u nauci da govorimo o genetskom pamćenju, koje se zasniva na verovanju da će ponovljena ponašanja kod određene genetski bliske grupe postati nasledna?
– Što se tiče urođenih ponašanja, o tome imamo mnogo podataka koja objašnjavaju kako do njih dolazi tokom razvoja mozga pod uticajem naslednih faktora. Ali tu presudnu ulogu imaju neuronske mreže, a DNK utiče (donekle) na razvoj tih mreža. Dakle to nije ćelijski fenomen, nego fenomen povezanosti nervnih ćelija. I kod razvoja viših organizama mi vidimo da se mnogi obrasci ponašanja i osećanja nasleđuju. Mi ne učimo da se plašimo, ljutimo, radujemo, ti procesi su urođeni. Ono što procesi učenja i pamćenja omogućavaju je da ta osećanja i ponašanja doživljavamo odnosno ispoljavamo u situacijama koje smo lično iskusili ili stekli kroz vaspitanje i obrazovanje. To znaci da sami, svesno ili nesvesno, kroz učenje mi sami, na jedinstven način ocenjujemo i grupišemo informacije kojih se kasnije sećamo. Između ostalog, ovi procesi dovode do pojačane osetljivosti ili otpornosti na stres i mentalna oboljenja – precizira prof. dr Radulović.
– Nisam pobornik ideja o kolektivnom nesvesnom i sećanjima na prethodna iskustva. Mislim da nemamo solidne rezultate o takvim fenomenima ma koliko bili interesantni i intrigantni – navodi prof. Radulović.
Prema mišljenju prof. dr Radulović, dugotrajni sistemi sećanja su duboko zasnovani na našim ličnim iskustvima događaja, prostora, i vremena u kojem živimo.
– Interesantno je da mehanizmima koji su slični učenju i pamćenju, možemo da zamišljamo budućnost i sećamo se prošlosti, da čak i doživljavamo situacije koje nismo iskusili (kao što je slučaj sa snovima i lažnim sećanjima). Ali i te moždane aktivnosti su većinom individualne, često nasumične, i nisu isto što i kolektivno nesvesno ili kolektivno sećanje – objašnjava prof. dr Radulović.
Živimo u vremenu brzih i uglavnom površnih informacija, molim Vas ako možete da nam date i neki malo uputstvo koji bi to bio najbolji trening za mozak, kako da sačuvamo pamćenje i trezvenost?
– Nažalost tu ne mogu mnogo da kažem, pre svega zato sto moje studije nisu na ljudima, a i zato što mislim da ne postoje bitne i nebitne informacije. Mi sami ocenjujemo i grupišemo informacije, svesno ili nesvesno, kao bitne i nebitne. Međutim, problem je veliki kada se radi o deci u razvoju. Ovde porodica i društvo moraju da preuzmu odgovornu ulogu, što, bar kad se tiče društva, više nije slučaj i često imamo obrnutu situaciju da su društvene grupe od malih pa do onih najuticajnijih, uzrok informacionog haosa u kome se nalazimo – kaže sagovornica portala eKlinika.
Profesorka dr Jelena Radulović dodaje da neki od njenih kolega koji se bave veštackom inteligencijom smatraju da će nam jedino napredak u tom polju pomoći da ogromnu količinu informacija kojoj smo izloženi dovedemo u neki red i procenimo njenu verodostojnost.
– Ja nisam sigurna. Ipak, uz malo vise optimizma za kraj, dodala bih da mi možemo da bitno utičemo na količinu informacija koju unosimo kroz razne oblike medija, i da pasivno i nekontrolisano izlaganje medijima zamenimo akivnim fizičkim i mentalnim aktivnostima u društvenim okvirima koji nam prijaju i omogućavaju da koliko toliko održimo telesnu i mentalnu ravnotežu – zaključuje prof. dr Jelena Radulović.