Muistipeli. Kuva: Kimmo Taskinen
Muistipeli. Kuva: Kimmo Taskinen

Proteiini paransi vanhojen hiirten muistia.

Ihmisen napanuorasta löytyi aine, josta tutkijat toivovat nuoruuslääkettä torjumaan aivojen vanhenemista.

Vanhetessa aivojen hippokampuksessa solujen välinen viestintä heikkenee, mikä rapistaa muistia ja oppimista. Ihmisen napanuoraverestä eristetty timp2-proteiini estää näitä haitallisia muutoksia, osoittavat tutkijat arvostetussa Nature-lehdessä.

Timp2-proteiinia on erityisen runsaasti ihmisen napanuoraveressä. Sitä on myös nuorten hiirien veressä ja hippokampuksessa.

Kun tutkijat injektoivat vanhoihin hiiriin kyseistä proteiinia, aine ensinnäkin löysi tiensä eläinten aivoihin. Lisäksi muistille ratkaisevan hippokampuksen solut elpyivät ja hiirten kognitiivinen suorituskyky parani erilaisissa testeissä. Varsinkin avaruudellinen muisti parani.

Sitä vastoin jos hiirille annettiin proteiinin vasta-ainetta, niiden kognitiivinen suorituskyky heikkeni.

Hiiritutkimukset ovat hiiritutkimuksia. Niiden perusteella ei voi vielä päätellä, onko napanuoraveren aineksista iloa vanhuuden heikentämille ihmisaivoille.

Uskoa kuitenkin antaa havainto, että myös vanhoilla ihmisillä proteiinia on tavallista vähemmän. Kenties sitä lisäämällä aivoja voidaan pitää nuorina.

Uusi tutkimus on linjassa saman Stanfordin yliopiston Tony Wyss-Corayn johtaman ryhmän aiempien löydösten kanssa. He näet osoittivat pari vuotta sitten, että nuoren hiiren veri estää ikääntymisen vaikutuksia vanhoissa hiirissä.

Tuolloin tutkijat ruiskuttivat kolmikuisten hiirten verta vanhojen, puolentoista vuoden ikäisten hiirten verenkiertoon. Seniorien suoritus muisti- ja oppimistehtävissä parani. Kohennusta näkyi myös hippokampuksessa.

Aiemmin he eivät ole tunnistaneet yksittäisiä nuoressa veressä olevia aineita, jotka saavat vanhat nuortumaan. Nyt niistä siis selvisi yksi, eli timp2.

Vanhuuden psykiatrian professori Robert Howard Lontoon University Collegesta pitää kommentissaan löydöstä lupaavana.

”Tutkimus näyttää selvän tien ihmisten kliinisiin tutkimuksiin, jolla löydettäisiin turvallinen ja hyvin siedetty lääkeaine”, Howard sanoo Science Media Centren lausunnossa.

Kehittyvät miniaivot auttavat tutkimaan aivojen sairauksia ja niiden hoitoja.

Ihmisen ihosoluista voidaan valmistaa miniaivoja, joissa on pari miljoonaa elävää ja toimivaa hermosolua. Nyt sellaiset on istutettu osaksi hiiren aivoja.

Ihmisen hermosolujen esiasteita on aiemmin siirretty kehittyviin hiiriin, joiden aivoissa ne ovat kypsyneet toimiviksi. Kokonaista miniaivoa ei ole ennen onnistuttu hiireen istuttamaan niin, että se todella sulautuisi osaksi hiiren hermostoa.

Yhdysvaltalaisen Salk-instituutin tutkijat raportoivat kokeestaan Nature Biotechnology -lehdessä.

Kantasolututkija, professori Fred Gagen ryhmä kasvatti ensin miniaivoja laboratoriossa puolitoista kuukautta, minkä jälkeen muutaman millimetrin kudospallukka siirrettiin hiiren aivokuoreen tehtyyn onkaloon. Miniaivo istutettiin aivokuoressa alueelle, joka säätelee tilan hahmottamista ja liikettä.

Nämä miniaivot eivät olleet täysin kehittyneitä vaan kehitysvaiheessa olevista hermosoluista koostuvia kudosklimppejä. Hiirten immuunijärjestelmää oli peukaloitu niin, ettei se hyökkäisi ihmiskudosta vastaan.

Koe oli häkellyttävä menestys. Viiden päivän kuluttua tutkijat huomasivat, että istutettuun kudokseen oli alkanut kasvaa verisuonia. Parin viikon päästä suonisto läpäisi jo koko kudoksen.

Eräitä biomarkkereita tarkkailemalla havaittiin, että miniaivoissa olevat hermosolujen esiasteet alkoivat kehittyä aivosoluiksi ja muodostaa yhteyksiä, synapseja. Kolmen kuukauden päästä miniaivoista oli versonut viejähaarakkeita eli aksoneita syvälle hiiren aivoihin.

Tutkijat pystyivät ennennäkemättömän tarkasti seuraamaan, miten sähkö kulki elävän hiiren aivoissa sen oman kudoksen ja ihmiskudoksen välillä. Fluoresoivan eli hohtavan väriaineen avulla ryhmä näki, miten verisuonet muodostuivat siirrettyyn kudokseen.

Nyt on siis luotu hiiriä, joiden aivoissa pieni osa on ihmistä. Hiiren kannalta se ei merkitse juuri mitään. Ihmisen aivosolut ovat tehokkaampia tiedonvälittäjiä kuin hiiren omat, mutta ne eivät kuitenkaan tee hiirestä älykkäämpää.

Onnistuminen avaa mahdollisuuksia sille, että laboratoriossa voitaisiin saada verisuonia kasvamaan miniaivoihin ja luoda niistä yhä monimutkaisempia.

Dosentti, kantasolututkija Kirmo Wartiovaara Helsingin yliopistosta pitää tutkimusta uraauurtavana.

”On aivan huippuluokan saavutus, että elävästä hiirestä pystyy näkemään, miten hiiren ja ihmisen solut keskustelevat keskenään sähköllä. Kyllä maailma on nyt taas pikkuisen parempi paikka.”

Konkreettinen hyöty miniaivoista voi tulevaisuudessa olla ihmisen varaosina. Tutkijat toivovat, että joskus olisi mahdollista rakentaa aivovammapotilaille korvaavaa kudosta.

Vahvalla on myös älliä. Kuva: Santeri Viinamäki / Wikimedia Commons
Vahvalla on myös älliä. Kuva: Santeri Viinamäki / Wikimedia Commons

Vahvemmat koehenkilöt pärjäsivät paremmin reaktionopeutta, loogista päättelyä ja muistia mittaavissa testeissä.

Liikunta hyödyttää aivoja, se on osoitettu useissa tutkimuksissa.

Nyt monikansallinen tutkijaryhmä on havainnut, että puristusvoima on yhteydessä aivojen terveyteen sekä ikääntyneillä että nuoremmilla ihmisillä. Paremmat näppivoimat omaavat henkilöt suoriutuivat keskimäärin paremmin erilaisissa muistia ja loogista päättelyä mittaavissa testeissä, osoittaa Schizophrenia Bulletin -lehdessä julkaistu tutkimus.

Muun muassa Manchesterin yliopistossa ja Ruotsin Karoliinisessa instituutissa työskentelevät tutkijat keräsivät Britannian biopankista tiedot 475 000 ihmisestä. Tutkittavina oli myös 1 100 skitsofreniaa sairastavaa ihmistä, sillä tutkijoita kiinnosti, voisiko voimaharjoittelusta olla apua sairauden hoidossa.

Siihen tämä tutkimus ei vielä vastaa, mutta ylipäänsä tutkimuksessa löydettiin vahva tilastollinen yhteys puristusvoiman ja aivojen toiminnan välillä.

Tutkijoilla oli käytössään tieto koehenkilöiden pärjäämisestä erilaisissa muistia ja ajattelua mittaavissa testeissä. Vahvemmat lihakset ennustivat hyvää suoriutumista kaikissa näissä – muun muassa reaktionopeutta, loogista päättelyä ja muistia mittaavissa testeissä.

Aiemmissa tutkimuksissa tällainen yhteys on löydetty ainoastaan yli 55-vuotiailta, mutta tutkijat havaitsivat nyt saman pätevän nuorempiinkin.

Tutkimuksessa huomioitiin tuloksiin mahdollisesti vaikuttavat muut tekijät, kuten ikä, sukupuoli, paino ja koulutustaso. Mikäli jotain vielä piilossa olevaa selittävää tekijää ei ole, näyttää siltä, että lihasvoimalla ja aivojen terveydellä on selvä yhteys.

Sinänsä tulos ei yllätä. Tiedetään hyvin, että säännöllinen harjoittelu virkistää aivoja. Aiemmissa tutkimuksissa on esimerkiksi havaittu, että aerobinen liikunta tehostaa hippokampuksen toimintaa ja tätä kautta kielellistä muistia ja oppimista.

Hiljattain havaittiin myös, että maksimaalinen hapenottokyky ennustaa hieman parempaa valkean aineen rakennetta aivoissa sekä terveillä että orastavasta muistisairaudesta kärsivillä ihmisillä.

Uuden tutkimuksen perusteella ei voi vielä varmasti sanoa, että lihasharjottelu parantaisi henkisiä kykyjä, mutta tilastollinen yhteys on olemassa.

”Tarvitaan lisätutkimusta jotta näkisimme, voiko lihaksia vahvistavalla painoharjoittelulla todella tehdä myös aivoistamme terveemmät”, huomauttaa liikuntaan ja mielenterveyteen erikoistunut tutkijatohtori Joseph Firth Manchesterin yliopistosta tiedotteessa.

Erityisesti ryhmä haluaisi selvittää, olisiko lihastreenistä avuksi mielenterveysongelmiin.

”Tutkimuksemme osoittaa, että lihasvoima on yhteydessä aivojen toimintaan myös ihmisillä, jotka kärsivät skitsofreniasta, vakavasta masennuksesta ja kaksisuuntaisesta mielialahäiriöstä. Kaikki nämä häiritsevät aivojen normaalia toimintaa ja on hyvin mahdollista, että lihasharjoittelu voisi parantaa sekä näiden henkilöiden fyysistä että henkistä kuntoa”, Firth sanoo.