Insulina pomaga w nauce

Najnowsze prace naukowców z Harvardu pokazują, jak znaczącą rolę odgrywa w procesie uczenia i zapamiętywania insulina i insulinopodobne peptydy. Ludzie kojarzą insulinę wyłącznie z cukrzycą, jednak wiele objawów metabolicznych jest związanych z pewnego rodzaju zaburzeniami poznawczymi i nieprawidłowościami behawioralnymi, jak np. depresja czy otępienie, mówi Yun Zhang, profesor biologii organicznej i ewolucyjnej.

Te odkrycia sugerują, że insulina i insulinopodobne peptydy odgrywają istotną rolę w układzie nerwowym. Jednak bardzo trudno jest zdefiniować podstawowy mechanizm, gdyż peptydy nie muszą funkcjonować jak synapsy przekazujące sygnał pomiędzy neuronami, dodaje prof. Zhang.

Aby zbadać mechanizm łączący insulinę z funkcjami poznawczymi mózgu, prof. Zhang wraz z kolegami postanowili wykorzystać Caenorhabditis elegans, czyli wolno żyjący, niepasożytniczy nicień. Organizm, którego genom i system nerwowy jest dobrze opisany oraz który łatwo poddaje się genetycznym modyfikacjom.

Korzystając z narzędzi genetycznych naukowcy zmodyfikowali przezroczystego robaka poprzez usunięcie mu zdolności do samodzielnego wytwarzania insulinopodobnych związków.

Następnie sprawdzano czy stworzone „mutanty” nauczą się unikać jedzenia bakterii, które mogą je zainfekować. Wyniki pokazały, że choć niektóre z robaków nauczyły się rezygnować z jedzenia szkodliwej bakterii, to inne nie były w stanie wykształcić umiejętności do unikania jej.

Sugeruje to, że usunięcie im zdolności do wytwarzania insulinopodobnego związku zatrzymało zdolność robaków do uczenia się.

Naukowcy byli zaskoczeni odkryciem, jednak stwierdzono, że nie tylko usunięcie pewnych cząsteczek sprawia, że Caenorhabditis elegans zatraca możliwość uczenia się. Ma na to równie wpływ obecność innych peptydów, które hamują zdolności poznawcze.

Nie przypuszczaliśmy, że odkryjemy jednocześnie pozytywne i negatywne regulatory pochodzące od peptydów, mówi prof. Zhang.

Pozostaje pytanie dlaczego zwierzęta potrzebują tej dwukierunkowej regulacji zdolności uczenia się. Być może zależy to od kontekstu nauki.

Przykładowo - są rzeczy, których muszą i chcą się nauczyć. W przeprowadzonym eksperymencie nicienie musiały wiedzieć, że nie powinny jeść pewnego rodzaju bakterii. Jest to pozytywna regulacja uczenia się.

Jednak w sytuacji, kiedy muszą jeść, by przetrwać, będą potrzebowały sposobu na stłumienie posiadanej wiedzy, która mówi im, by nie jeść zakaźnych bakterii, tłumaczy uczona.

Jednak bardziej zaskakujące było odkrycie, że różne cząsteczki mogą regulować siebie wzajemnie.

Wiele zwierząt, w tym ludzie, mają wiele insulinopodobnych cząsteczek i wydaje się, że działają one jak sieć. Jednak każdy z nich może odgrywać nieco inną rolę, a ich wspólne działanie koordynuje procesy związane z uczeniem się i pamiętaniem.

Prof. Zhang ma nadzieję, iż wkrótce zostanie zbadana większa ilość peptydów insulinopodobnych, co pozwoli na lepsze zrozumienie, jak działają na obwody nerwowe, a co za tym idzie, na uczenie się i pamiętanie.

Zrozumienie tego może pomóc w opracowaniu terapii dla wielu zaburzeń poznawczych oraz demencji, podsumowuje badaczka.



red. Elżbieta Reimann