Komórki w ciele przechowują „wspomnienia”: co to oznacza dla zdrowia?

Zdjęcie: medicalnewstoday.com

• Badanie przeprowadzone na Uniwersytecie Nowojorskim wykazało, że komórki nerek i tkanki nerwowej mogą tworzyć wspomnienia podobnie, jak komórki mózgowe.
• Według autorów badania, ich odkrycia mogą pomóc naukowcom lepiej zrozumieć, jak leczyć problemy wpływające na pamięć.
• Oferują one również nowy wgląd w to, jak działa ludzka pamięć jako całość.
• Inne niedawne badanie, przeprowadzone przez ETH Zurich w Szwajcarii, wykazało, że wspomnienia związane z otyłością przechowywane w komórkach tkanki tłuszczowej mogą być częściowo odpowiedzialne za efekt odchudzania jo-jo.
• Badanie to, przeprowadzone na myszach z otyłością, sugeruje, że zmiany epigenetyczne wpływające na jądro lub centralny składnik komórki tłuszczowej utrudniają osobom z otyłością utrzymanie utraty wagi na dłuższą metę.

Pamięć to jeden z najważniejszych aspektów zdrowia i tożsamości człowieka. Przez pamięć tworzymy naszą indywidualność, konkretne relacje ze światem, w którym żyjemy, i uczymy się, jak utrzymać bezpieczeństwo oraz dokonywać zdrowych wyborów. Z historycznego punktu widzenia, zdolność tworzenia, utrzymywania i aktualizowania wspomnień połączone są z ludzkim mózgiem.

Coraz więcej badaczy zastanawia się jednak czy istnieje pamięć całego ciała, to jest: czy różne części naszego ciała mogą tworzyć i przechowywać rodzaj wspomnień, a jeśli tak, to w jaki sposób możemy na te wspomnienia wpływać i jak one mogą wpływać na nasze zdrowie. Ostatnio pojawiające się dowody sugerują, że ludzka pamięć może być sprawą bardziej złożoną niż nam się do tej pory wydawało.

Komórki inne niż mózgowe również mają pamięć

W listopadzie 2024 r. zespół naukowców z Center for Neural Science na Uniwersytecie Nowojorskim (NYU) opublikował artykuł w Nature CommunicationsTrusted, wykazując, że komórki tkanki nerwowej i tkanki nerkowej również przechowują rodzaj wspomnień. W rozmowie z Medical News Today, główny autor Dr. Nikolay Kukushkin,  kliniczny profesor nauk przyrodniczych na NYU, powiedział nam, że jego „laboratorium od wielu lat interesuje się pamięcią na jej najbardziej podstawowym poziomie”.

„W przeszłości badaliśmy ślimaki morskie, ponieważ tworzą one bardzo proste wspomnienia, co pozwoliło nam dotrzeć do sedna ich powstawania. To, co zrobiliśmy teraz, to znalezienie jeszcze prostszej pamięci, która jest wspólna nie tylko dla różnych zwierząt, ale dla wszystkich typów komórek” – wyjaśnia Kukushkin o nowym badaniu swojego zespołu.

„Mieliśmy nadzieję odkryć [...], że ogólne komórki ciała mają nie tylko „pamięć”, ale mają pamięć. Zupełnie dosłownie. [...] [Nasze] badanie pokazuje, że nie jest to tylko metaforyczne połączenie – jest to ten sam mechanizm, który zachowuje informacje w komórkach mózgowych i komórkach nerek (te same narzędzia komórkowe) i podlega tym samym zasadom, a mianowicie efektowi odstępu, faktowi, że doświadczenia oddzielone w czasie wytwarzają silniejszą pamięć niż ta sama ilość doświadczeń wciśniętych za jednym razem” – powiedział Nikolay Kukushkin.

„Efekt odstępu” odnosi się do zjawiska, w którym uczenie się lub tworzenie wspomnień zachodzi skuteczniej, gdy informacje lub ekspozycja na bodziec są rozłożone w czasie. W swoim badaniu Kukushkin i jego zespół przetestowali tworzenie wspomnień w eksperymentach laboratoryjnych na dwóch typach ludzkich komórek innych niż mózgowe: komórkach pobranych z tkanki nerwowej i komórkach pobranych z tkanki nerkowej.

Eksponowali oba te typy komórek na sygnały chemiczne w rozłożonym w czasie wzorcu, naśladując sposób, w jaki komórki mózgowe uczą się poprzez ekspozycję na takie informacje chemiczne za pośrednictwem neuroprzekaźników lub przekaźników chemicznych. Naukowcy odkryli, że podobnie jak komórki mózgowe, te inne typy komórek reagowały na sygnały chemiczne poprzez włączenie genu związanego z przechowywaniem pamięci.Sugeruje to, że podobnie jak komórki mózgowe, inne komórki w ludzkim ciele również gromadzą wspomnienia.

Jakie rodzaje wspomnień mogą przechowywać komórki inne niż mózgowe?

Powstaje pytanie: Jakiego rodzaju wspomnienia mogą przechowywać komórki w całym ciele? „To jest punkt krytyczny” – powiedział nam Kukushkin. „Każdy system zapamiętuje to, czego doświadcza – ślimak morski zapamiętuje rzeczy związane ze ślimakami morskimi, człowiek zapamiętuje rzeczy związane z ludźmi, komórka nerkowa zapamiętuje rzeczy związane z komórkami nerkowymi” – wyjaśnił, odnosząc się również do wcześniejszych badań nad tworzeniem pamięci przeprowadzonych na kalifornijskich ślimakach morskich.

„Nie twierdzimy, jak niektórzy zdają się sobie wyobrażać, że wspomnienia „umysłu” (emocje, wiedza, umiejętności) są przechowywane w nerkach” – wyjaśnił badacz. „Te rzeczy są nadal przetwarzane w mózgu i w mózgu są przechowywane. Ale inne komórki mają swoje własne doświadczenia”. Według Kukushkina, wspomnienia przechowywane w komórkach innych niż mózgowe w innych częściach ciała są wspomnieniami ściśle związanymi z rolami, jakie te konkretne komórki odgrywają w zdrowiu człowieka.

Tak więc, Nikolay Kukushkin wyszczególnił, że „komórka nerkowa może być eksponowana na różne wzorce soli, płynów, składników odżywczych. W oparciu o te wzorce może zmienić sposób działania w przyszłości. Jednym ze znanych przykładów tego rodzaju pamięci jest to, co dzieje się z komórkami trzustki, gdy są one narażone na działanie dużej ilości cukru. W odpowiedzi uwalniają one do krwiobiegu impuls insuliny, hormonu, który wspomaga wchłanianie cukru. Impuls ten osiąga pewien szczyt, a następnie zanika. Ale poczekaj 20 minut i powtórz ekspozycje na tę samą ilość cukru – teraz puls insuliny staje się dwa razy większy”.

„Możesz zrozumieć, dlaczego jest to przydatne” – powiedział Kukushkin. „Jeśli twoja zdolność wchłaniania cukru została maksymalnie wykorzystana, powinieneś ją zwiększyć, aby upewnić się, że nie marnujesz żadnych składników odżywczych”. Nikolay Kukushkin postawił hipotezę: „Ale gdybyś miał ją na stałe zwiększoną, prawdopodobnie byłbyś zmęczony i głodny przez cały czas. Tak więc dodanie elementu pamięci do komórki trzustki pomaga jej dostosować się do wzorców składników odżywczych, podobnie jak wspomnienia „umysłu” pomagają nam dostosować się do wzorców doświadczenia.”

Jaki wpływ na ludzkie zdrowie ma pamięć ciała?

Podczas gdy Kukushkin powiedział, że ostatnie badanie przeprowadzone przez niego i jego współpracowników „jest dowodem potwierdzającym zasadę”, inne niedawne badania wyraźniej pokazują, w jaki sposób wspomnienia przechowywane w innych częściach ciała niż mózg mogą wpływać na wyniki zdrowotne w praktyce. Badanie opublikowane w listopadzie 2024 r. w NatureTrusted Source wykazało, że komórki tkanki tłuszczowej zachowują pamięć o otyłości nawet po utracie wagi, co może przyczyniać się do efektu jo-jo, w którym osoba dość szybko odzyskuje zrzuconą wagę.

Badanie przeprowadzone przez naukowców z ETH Zurich w Szwajcarii potwierdza pogląd, że czynniki związane ze stylem życia, takie jak niezdrowe wzorce żywieniowe, które mogą prowadzić do stanów przewlekłych, takich jak otyłość, mogą wyzwalać tworzenie pamięci epigenetycznej poprzez włączanie genów, które nie były wcześniej wyrażane. 

Dr Ferdinand von Meyenn, profesor żywienia i epigenetyki metabolicznej w ETH Zurich i jeden z głównych autorów tego badania, powiedział MNT, że „projekt ten wynikał z ciekawości zespołu, czy komórki zachowują pamięć epigenetyczną wcześniejszych stanów metabolicznych”. „Pamięć epigenetyczna jest dobrze znana z wyjaśniania, w jaki sposób komórki potomne utrzymują swoją tożsamość transkrypcyjną poprzez podział komórki, odgrywając istotną rolę w rozwoju, regeneracji i wzroście. Ale co z komórkami, które się nie dzielą? One również muszą dostosowywać się do bodźców zewnętrznych i dlatego przechodzą adaptacje epigenetyczne” – zauważył.

Dzięki temu badaniu von Meyenn i jego koledzy chcieli dowiedzieć się, czy przewlekły stan, taki jak otyłość, zmieni sposób, w jaki tkanka tłuszczowa reaguje na czynniki zewnętrzne, a jeśli tak, to czy zmiany te będą trwałe czy odwracalne.

Epigenetyczna pamięć otyłości może utrudniać utratę wagi

„Dobrze udokumentowaną obserwacją jest to, że ciało ma tendencję do obrony zwiększonej masy ciała, co sprawia, że utrata masy ciała i jej utrzymanie są notorycznie trudne” – podkreślił von Meyenn, odnosząc się do zjawisk takich jak dieta jo-jo, która z kolei została powiązana ze zwiększonym ryzykiem sercowo-naczyniowym.

Badacz i jego koledzy postawili hipotezę, że „może to być spowodowane rodzajem „pamięci metabolicznej", w której organizm pamięta i dąży do powrotu do poprzedniego stanu otyłości”. Aby udowodnić tę hipotezę, naukowcy w pierwszej kolejności przeanalizowali tkankę tłuszczową myszy z nadwagą, a także myszy, które zrzuciły zbędne kilogramy.

„Odkryliśmy, że adipocyty zachowują „pamięć" otyłości nawet po znacznej utracie wagi” – mówi von Meyenn.

„W mysich adipocytach [komórkach tłuszczowych] odkryliśmy, że pamięć ta jest zakodowana w epigenomie, który jest modyfikacją DNA lub białek, wokół których DNA jest owinięte, kontrolując aktywność genów. Ten epigenom ulega zmianie w adipocytach otyłych myszy i pozostaje taki nawet po utracie wagi” – wyjaśnił.

Drugi etap badania polegał na potwierdzeniu odkryć u ludzi poprzez analizę próbek tkanki tłuszczowej od osób, które przeszły operację bariatryczną jako formę leczenia otyłości lub nadwagi.

„Wydaje się, że pamięć ta przygotowuje komórki do szybszego reagowania na środowisko obesogenne [środowisko sprzyjające przybieraniu na wadze] – powiedzmy, żywność o wysokiej zawartości cukru i tłuszczu – co może być związane z powrotem masy ciała po diecie” – postawił hipotezę von Meyenn.

„Nasze badanie wskazuje, że jednym z powodów, dla których utrzymanie masy ciała po początkowej utracie wagi jest trudne, jest to, że komórki tłuszczowe pamiętają swój poprzedni stan otyłości i prawdopodobnie dążą do powrotu do tego stanu. Oznacza to, że aby utrzymać wagę ciała, trzeba „walczyć” z tą otyłą pamięcią” – powiedział Dr. Ferdinand von Meyenn.

Czy ciało może „zapomnieć” otyłość?

„Z perspektywy ewolucji, utrzymanie pamięci, która wspomaga nabieranie, raczej niż utratę wagi, ma sens” – powiedział Meyenn. 

 „Ludzie i inne zwierzęta przystosowały się do obrony swojej masy ciała, a nie jej utraty, ponieważ niedobór żywności był historycznie powszechnym wyzwaniem” – wyjaśnił badacz. „Na poziomie społecznym może to stanowić pewną pociechę dla osób zmagających się z otyłością, ponieważ sugeruje, że trudności w utrzymaniu utraty wagi mogą nie wynikać wyłącznie z braku siły woli lub motywacji, ale raczej z głębszej pamięci komórkowej, która aktywnie opiera się zmianom”.

Pozostaje jednak jedno pytanie: Czy takie wspomnienia ciała związane z otyłością można „wymazać”, aby ułatwić konsekwentną utratę wagi? Na to pytanie nie ma jeszcze jednoznacznej odpowiedzi. 

„Obecnie nie ma interwencji farmakologicznych ukierunkowanych na zmiany epigenetyczne, które zaobserwowaliśmy” – powiedział von Meyenn. „Opracowywane są narzędzia, które mogą być ukierunkowane na epigenom, ale są one bardzo nowatorskie i nie były stosowane u ludzi”.

Meyenn wyraził ostrożny optymizm, że przyszłe badania przyniosą odpowiedzi i rozwiązania, których szukamy:

„Możliwe, że utrzymanie obniżonej lub zdrowej masy ciała przez wystarczająco długi czas wystarczy, aby wymazać pamięć. Ponieważ metabolizm jest ściśle związany z regulacją epigenomu, możliwe jest również, że niektóre suplementy diety lub żywności mogą pomóc złagodzić ten efekt. Ponadto potrzebne są przyszłe badania w celu zbadania, czy mimetyki inkretyn, takie jak semaglutyd, mogą wymazać lub zmodyfikować tę pamięć” – mówi Dr. Ferdinand von Meyenn.