Γνωρίζουμε ότι τα τρόφιμα είναι απαραίτητα για την υγιή ανάπτυξη του εγκεφάλου και του σώματος, ειδικά στα πρώτα στάδια της ζωής. Αλλά το πώς ακριβώς επηρεάζεται η πρόωρη ανάπτυξη του εγκεφάλου από τη διατροφή δεν είναι καλά κατανοητό, ειδικά σε κυτταρικό επίπεδο.
Ένας λόγος για αυτή την έλλειψη κατανόησης είναι απλώς η δυσκολία της μελέτης των ζώων προτού γεννηθούν. Ωστόσο, σε μια μελέτη που αφορούσε γυρίνους (αναπτύσσονται εξ ολοκλήρου εκτός της μήτρας της μητέρας), οι επιστήμονες από το Scripps Research Institute μπόρεσαν να ανακαλύψουν νέα ευρήματα σχετικά με τον τρόπο με τον οποίο τα εγκεφαλικά κύτταρα ανταποκρίνονται στην έλλειψη τροφής.
«Με τους γυρίνους, μπορούμε να δούμε τα αρχικά στάδια ανάπτυξης του εγκεφάλου που είναι συνήθως απρόσιτα για μας», είπε η κυτταρική βιολόγος Caroline McKeown, κύρια συγγραφέας της μελέτης. «Η μελέτη έδειξε, για πρώτη φορά σε ένα σπονδυλωτό είδος, τις κυτταρικές σηματοδοτικές οδούς -αναπόσπαστες με τα θρεπτικά συστατικά- της κυτταρικής διαίρεσης νευρικών βλαστοκυττάρων. Τα ευρήματα μπορεί να οδηγήσουν σε νέες προσεγγίσεις για την έναρξη και την παύση της κυτταρικής ανάπτυξης στον εγκέφαλο».
Η έρευνα, η οποία εμφανίζεται στο περιοδικό Development, έχει πολλές πιθανές εφαρμογές -συμπεριλαμβανομένης της βελτίωσης της προγεννητικής φροντίδας στον άνθρωπο.
Η McKeown δήλωσε ότι τα ευρήματα θα συμβάλουν στη συνεχιζόμενη έρευνα στο εργαστήριο σχετικά με το ρόλο των νευρικών βλαστοκυττάρων στην αποκατάσταση των εγκεφαλικών βλαβών.
Συνήθως, στους γυρίνους Xenopus και στα περισσότερα ζώα, τα βλαστοκύτταρα που είναι γνωστά ως «νευρικά προγονικά κύτταρα» ευδοκιμούν κατά τα πρώτα στάδια της ανάπτυξης. Αυτά τα κύτταρα τελικά ωριμάζουν σε νευρώνες -τα κύτταρα του εγκεφάλου που ελέγχουν τη σκέψη και την κίνηση.
Σε προηγούμενη μελέτη από την ίδια ερευνητική ομάδα, διαπιστώθηκε πως όταν οι γυρίνοι στερούνται τροφής, τα νευρικά προγονικά κύτταρά τους σταματούν να διαιρούνται και η ανάπτυξη του σώματός τους μειώνεται, αλλά τα ζώα παραμένουν ζωντανά και η συμπεριφορά τους είναι φυσιολογική. Παραδόξως, εάν οι γυρίνοι ήταν σε θέση να έχουν πρόσβαση σε τρόφιμα μέσα σε περίπου 9 ημέρες, τα νευρικά προγονικά κύτταρα στον εγκέφαλο άρχισαν να διαιρούνται πάλι και οι γυρίνοι έφταναν στην κατάσταση ανάπτυξης όπου θα ήταν εάν η τροφή ήταν πάντα διαθέσιμη.
Τι προκάλεσε τα νευρικά προγονικά κύτταρα να μπορούν να διαιρεθούν ξανά; Και πώς λειτούργησε αυτό;
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές αναγνώρισαν τους κυτταρικούς μηχανισμούς στους οποίους βασίζεται αυτή η αναπτυξιακή απόκριση.
«Γνωρίζουμε ότι πολλά από αυτά τα θεμελιώδη κυτταρικά γεγονότα διατηρούνται σε διάφορα είδη ζώων, επομένως είναι πιθανό και τα θηλαστικά να είναι ικανά αυτού του είδους ανθεκτικότητας απέναντι στην προγεννητική στέρηση των θρεπτικών συστατικών», είπε η McKeown.
Μόλις οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η πρόωρη ανάπτυξη του εγκεφάλου θα μπορούσε ξεκινήσει μετά από σύντομες περιόδους χωρίς φαγητό, ήθελαν να καταλάβουν τι συνέβαινε σε κυτταρικό επίπεδο και τι έδινε το σήμα στους νευρικούς προγόνους να σταματήσουν να διαιρούνται και να ξεκινούν ξανά.
Βρήκαν ότι εμπλέκεται το γνωστό μονοπάτι σηματοδότησης της mTOR (mammalian target of rapamycin) που είναι ένας κεντρικός ρυθμιστής του κυτταρικού μεταβολισμού, της ανάπτυξης, του πολλαπλασιασμού και της επιβίωσης.
Είναι ενδιαφέρον ότι ακόμη και χωρίς οποιαδήποτε τροφή, οι εγκέφαλοι των γυρίνων μπορούσαν να αυξηθούν με την ενεργοποίηση του υποδοχέα ινσουλίνης που βρίσκεται στην επιφάνεια των νευρωνικών προγονικών κυττάρων. Η ινσουλίνη είναι μια ορμόνη που επιτρέπει στα κύτταρα να χρησιμοποιούν τα σάκχαρα των τροφίμων ως ενέργεια και μπορούν να ενεργοποιήσουν τη σηματοδότηση της mTOR.
Η δυνατότητα παράκαμψης της ανάγκης για τροφή σε κυτταρικό επίπεδο θα μπορούσε να προωθήσει ιατρικές θεραπείες σε περίπτωση κακής διατροφής.
Με την προσεκτική παρακολούθηση των νευρικών προγονικών κυττάρων με την πάροδο του χρόνου, οι ερευνητές βρήκαν επίσης ότι ήταν έτοιμα να διαιρεθούν μόλις έφταναν τα σήματα από τα θρεπτικά συστατικά. Αυτό σήμαινε ότι τα κύτταρα είχαν σταματήσει την πρόοδό τους όταν ήταν ακριβώς στα πρόθυρα της διαίρεσης. Κάτι τέτοιο παρατηρείται συνήθως στα κύτταρα που βρίσκονται υπό στρες, και πράγματι η πείνα είναι ένας τύπος στρες.
Η παρατήρηση ότι τα τρόφιμα επηρεάζουν τη διαίρεση των εγκεφαλικών κυττάρων ήταν γνωστή, αλλά κανείς δεν έσκαψε πιο βαθιά στο πώς τα τρόφιμα έχουν αυτό το αποτέλεσμα. «Θεωρούμε ότι αυτή η γνώση καθίσταται χρήσιμη για την κατανόηση του τι μπορεί να πάει στραβά χωρίς τη διατροφή της μητέρας και πόσο σημαντικό είναι να ανταποκριθούμε γρήγορα σε ένα τέτοιο γεγονός», είπαν οι ερευνητές.
