A Rochesteri és a Koppenhágai Egyetem együtt fejlesztett ki egy új képalkotási technikát, ami rendkívül részletes képeket hoz létre az oxigén mozgásáról egerek agyában. A könnyen reprodukálható módszer lehetővé teszi a kutatók számára, hogy pontosabban tanulmányozzák az agyi oxigénhiányt, ami például sztrók vagy szívroham során következik be.
Az új kutatási eszköz arra is rávilágított (szó szerint is), hogy a mozgásszegény életmód növelheti az olyan betegségek kockázatát, mint az Alzheimer-kór – olvashatjuk a ScienceDailyn.
Agyunk rengeteg energiát fogyaszt, ami főleg az oxigént igénylő anyagcsere-folyamatokból származik. Az oxigén hatékony szállítása létfontosságú az egészséges agyműködéshez, az azonban, hogy ez hogy történik, még mindig rejtély a tudósoknak. Az újonnan kidolgozott képalkotási technikának azonban sikerült nagyon aprólékos és látványos képeket létrehoznia egerek agyában az oxigén útjáról.
Az egyik kutató, Maiken Nedergaard úgy kommentálta felfedezésüket, hogy folyamatosan és az agy nagy területén nyomon tudják követni az oxigénkoncentráció változásait. Valós időben kapnak részletes képet arról, hogy mi történik az agyban, így azonosíthatják az átmeneti oxigénhiány korábban nem észlelt területeit, amelyek tükrözik a véráramlás azon változásait, amik neurológiai rendellenességeket okozhatnak. Az új módszer a szentjánosbogarakban található biolumineszcens fehérjék kémiai rokonait használja, ezek egy víruson keresztül utasításokat adnak a sejteknek egy fehérje enzim formájában történő előállítására. Ha ez az enzim találkozik egy másik kémiai vegyülettel, a furimazin nevű szubsztráttal, fény jön létre.
Az egyik kutató, Maiken Nedergaard úgy kommentálta felfedezésüket, hogy folyamatosan és az agy nagy területén nyomon tudják követni az oxigénkoncentráció változásait. Valós időben kapnak részletes képet arról, hogy mi történik az agyban, így azonosíthatják az átmeneti oxigénhiány korábban nem észlelt területeit, amelyek tükrözik a véráramlás azon változásait, amik neurológiai rendellenességeket okozhatnak.
Az új módszer a szentjánosbogarakban található biolumineszcens fehérjék kémiai rokonait használja, ezek egy víruson keresztül utasításokat adnak a sejteknek egy fehérje enzim formájában történő előállítására. Ha ez az enzim találkozik egy másik kémiai vegyülettel, a furimazin nevű szubsztráttal, fény jön létre.
Felix Beinlich, a Koppenhágai Egyetem adjunktusa eredetileg a lumineszcens fehérjét kívánta használni az agy kalciumaktivitásának mérésére. De hiba történt a fehérjék előállításában, ami több hónapos késést okozott a kutatásban. Beinlich azonban folytatta a kísérleteket és a vírust arra használta, hogy enzimtermelő utasításokat juttasson el az agy sejtjeihez, amelyek felelősek az idegsejtek egészségéért és jelátviteli funkcióiért. A felvételeken látható volt, hogy az aktivitás változó az oxigén jelenlététől és koncentrációjától függően. A kémiai reakció oxigénfüggő, ha ott van az enzim, a szubsztrát és az oxigén, megjelenik a fény. Ez azért is óriási előrelépés, mert az eddigi oxigénmonitorozási technikák csupán az agy kis területét tudták vizsgálni.
A fényintenzitás megfelelt az oxigén koncentrációjának, de összefüggésben volt az érzékszervi változásaikkal is, például mikor az egerek bajszát légáramlattal stimulálták, az agy egy adott területe lett világos.
Az agynak a jó működéshez feltétlenül szüksége van oxigénre, a szállítást az artériák és a kisebb mikroerek hálózata végzi, ezek áthatolnak az agyszöveten. Oxigénhiányos állapotban neurológiai károsodások történnek – például szélütés vagy szívroham után.
De vajon mi történik akkor, ha az agynak csak egy parányi részén alakul ki oxigénhiány?
Az egerek megfigyelése során a kutatók láthatták, hogy az agy bizonyos apró területei néha percekre is elsötétednek, vagyis az oxigénellátás megszakad. Ezt a hajszálerek működésének döcögése okozza, amikor a fehérvérsejtek ideiglenesen blokkolják őket. Kiderült, ez gyakrabban fordult elő nyugalmi állapotban lévő egerek agyában, mint az aktív állatoknál. A kutatók azt feltételezik, hogy ez a jelenség az életkor előrehaladtával egyre gyakrabban fordul elő és az Alzheimer kórképénél is egyértelműen kimutatható.
Nedergaardék úgy vélik, az új eredmények lehetővé teszik az agy oxigénhiányával összefüggő betegségeinek, például a vaszkuláris demenciának vagy a koronavírus elhúzódó szövődményeinek vizsgálatát. De az új módszerrel is tudják majd analizálni, hogy a mozgásszegény életmód és a magas vérnyomás hogyan járulnak hozzá a betegségekhez.