• Αναζήτηση
  • Η κοιλιά μας έχει νεύρα!

    «Σε αντίθεση με το κεντρικό νευρικό σύστημα και ειδικότερα με τη σπονδυλική στήλη, όπου τα νευρικά κύτταρα διατάσσονται στον χώρο με πολύ συγκεκριμένο τρόπο κατά τον κάθετο και οριζόντιο άξονα, τα νευρικά κύτταρα του γαστρεντερικού συστήματος δεν φαίνεται να ακολουθούν κάποιο πρότυπο. Ή τουλάχιστον δεν έχουμε ανακαλύψει ακόμη το πρότυπο που ακολουθούν. Ωστόσο, από αυτό το ανατομικό χάος προκύπτει μια λειτουργική τάξη».

    «Σε αντίθεση με το κεντρικό νευρικό σύστημα και ειδικότερα με τη σπονδυλική στήλη, όπου τα νευρικά κύτταρα διατάσσονται στον χώρο με πολύ συγκεκριμένο τρόπο κατά τον κάθετο και οριζόντιο άξονα, τα νευρικά κύτταρα του γαστρεντερικού συστήματος δεν φαίνεται να ακολουθούν κάποιο πρότυπο. Ή τουλάχιστον δεν έχουμε ανακαλύψει ακόμη το πρότυπο που ακολουθούν. Ωστόσο, από αυτό το ανατομικό χάος προκύπτει μια λειτουργική τάξη».

    Τα παραπάνω είχε δηλώσει πριν από πέντε χρόνια στο BΗΜΑScience (Ενας εγκέφαλος στην κοιλιά μας, 22.4.2012) ο δρ Βασίλης Πάχνης, διευθυντής τότε του Ινστιτούτου Μοριακής Βιολογίας και Βιοτεχνολογίας της Κρήτης.  

    Ενα πρόσφατο άρθρο του όμως στην έγκριτη επιστημονική επιθεώρηση «Science» (τεύχος 356, σελ. 722-726, 2017) καταδείκνυε ότι ο έλληνας ερευνητής έχει βάλει τάξη και στο ανατομικό χάος, ανακαλύπτοντας τις σχέσεις συγγένειας που υπάρχουν μεταξύ των νευρικών κυττάρων του γαστρεντερικού συστήματος.

    Ετσι, του τηλεφωνήσαμε στο εργαστήριό του στο Ινστιτούτο Francis Crick στο Λονδίνο όπου εργάζεται σήμερα προκειμένου να μάθουμε τις λεπτομέρειες των πρόσφατων ερευνητικών αναζητήσεών του. Στην πραγματικότητα, τα τελευταία αυτά νέα δεν είναι παρά η φυσική συνέχεια της 25ετούς ενασχόλησης του κ. Πάχνη με την ανάπτυξη του γαστρεντερικού νευρικού συστήματος. Δεν θα ήταν υπερβολή να πούμε ότι στη διάρκεια αυτών των ετών ο κ. Πάχνης συνέβαλε καθοριστικά στην αλλαγή της θεώρησης των επιστημόνων για το γαστρεντερικό νευρικό σύστημα καταδεικνύοντας ότι πρόκειται για ένα σύστημα που όχι μόνο δεν είναι στατικό αλλά είναι εξίσου δυναμικό με το ανοσολογικό, με το οποίο εξάλλου είναι σε άμεση αλληλεπίδραση.



    Ενας «εγκέφαλος» στο έντερο
    Αλλά ας πάρουμε τα πράγματα από την αρχή: το γαστρεντερικό σύστημα ευθύνεται για μια σειρά φυσιολογικών λειτουργιών, όπως την πέψη και τη μετακίνηση των τροφών καθ’ όλο το μήκος του, τη φιλοξενία ενός εκτεταμένου και πολύ σημαντικού μικροβιακού οικοσυστήματος, την επικοινωνία με πολλά συστήματα και όργανα του σώματος, συμπεριλαμβανομένων του ανοσοποιητικού και του εγκεφάλου τον οποίο συνεχώς ενημερώνει για τη λειτουργική του κατάσταση. Κομβικής σημασίας για την αποτελεσματική λειτουργία του γαστρεντερικού συστήματος είναι το νευρικό σύστημα που περικλύει και το οποίο αποτελείται από νευρικά κύτταρα και κύτταρα γλοίας (μια σημαντική αποστολή των οποίων είναι να συνδράμουν τα νευρικά).
    Οταν η χωροταξική διάταξη ενός συστήματος είναι όσο περίπλοκη είναι αυτή του γαστρεντερικού νευρικού συστήματος, ο καλύτερος τρόπος διερεύνησής της είναι η αναζήτηση των καταβολών της κατά τη διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Είναι γνωστό ότι κατά την εμβρυϊκή ανάπτυξη, πολυδύναμα κύτταρα (τα οποία ονομάζονται βλαστικά) πολλαπλασιάζονται και ενώ σε πολλούς ιστούς ένας πληθυσμός τους παραμένει ως παρακαταθήκη, ένας άλλος διαφοροποιείται σε ποικίλους κυτταρικούς τύπους. Από τα βλαστικά κύτταρα του γαστρεντερικού νευρικού συστήματος άρχισε και η ερευνητική ομάδα του δρος Πάχνη, η οποία μάλιστα αξιοποίησε μια γενετική τεχνική που επιτρέπει να παρακολουθεί κανείς την εξέλιξη των κυττάρων στον χώρο και στον χρόνο μέσα στη φυσιολογική τους θέση. Οπως περιέγραψε ο κ. Πάχνης, «χρησιμοποιώντας σύγχρονα μοριακά και γενετικά εργαλεία χρωματίσαμε με διαφορετικά χρώματα μεμονωμένα βλαστικά κύτταρα του γαστρεντερικού νευρικού συστήματος πειραματοζώων. Ετσι μπορέσαμε να παρακολουθήσουμε την τύχη των απογόνων του καθενός από αυτά, καθώς αυτοί βάφονταν με το ίδιο χρώμα που είχε και το μητρικό βλαστικό κύτταρο από το οποίο είχαν προέλθει. Και το κάναμε αυτό καθ’ όλη τη διάρκεια της ανάπτυξης, μέχρι δηλαδή να δημιουργηθεί ένα ενήλικο άτομο με λειτουργικό γαστρεντερικό σύστημα».


    Οικογενειακοί δεσμοί σε κυτταρικό επίπεδο
    Η δυνατότητα παρακολούθησης της πορείας των βλαστικών κυττάρων κατέδειξε στους ερευνητές ποια από αυτά διαφοροποιούνταν μόνο σε νευρικά κύτταρα, ποια διαφοροποιούνταν μόνο σε κύτταρα γλοίας και ποια μπορούσαν να δώσουν και τους δύο κυτταρικούς τύπους. Το αξιοσημείωτο είναι ότι τα νευρικά και τα κύτταρα γλοίας που προέρχονταν από το ίδιο βλαστικό κύτταρο «παρέμεναν σε στενή γειτνίαση δημιουργώντας μια ομάδα άρρηκτα συνδεδεμένων κυττάρων» μας είπε ο δρ Πάχνης και προσέθεσε: «Αντιστοίχως, τέτοιες ομάδες κυττάρων οι οποίες προέρχονταν από διαφορετικά μεν αλλά γειτονικά βλαστικά κύτταρα, παρέμεναν επίσης σε γειτνίαση και μάλιστα με συγκεκριμένη διάταξη στον χώρο, αφού η μια επικάλυπτε εν μέρει την άλλη». Επιγραμματικά, αυτό που ανακάλυψαν οι ερευνητές είναι ότι το γαστρεντερικό νευρικό σύστημα «χτίζεται» από τοπικά περιορισμένους κυλίνδρους που σχηματίζονται από κύτταρα που είναι κλώνοι βλαστικών κυττάρων και πως ο καθένας από αυτούς αλληλεπικαλύπτεται με τον γειτονικό του.
    Η ανακάλυψη του τρόπου με τον οποίο «χτίζεται» το γαστρεντερικό νευρικό σύστημα είναι ένα πολύ σημαντικό εύρημα, καθώς οι ερευνητές μπορούν βασιζόμενοι σε αυτό να εξετάσουν διάφορες υποθέσεις σχετικά με τη λειτουργία του και το πώς αυτή επηρεάζει συνολικά το γαστρεντερικό σύστημα. Αυτό έκανε και η ερευνητική ομάδα του δρος Πάχνη, η οποία διερεύνησε την «απροθυμία» των συγγενικών μεταξύ τους κυττάρων να απομακρυνθούν το ένα από το άλλο. Οπως περιγράφεται και στο άρθρο τους, η στενή γειτνίαση των προερχόμενων από το ίδιο βλαστικό κύτταρο θυγατρικών κυττάρων εξασφαλίζει τον συγχρονισμό του ηλεκτρικού δυναμικού τους. Με άλλα λόγια, μια ηλεκτρική διέγερση έχει ως αποτέλεσμα τη συγχρονισμένη ανταπόκριση των αδελφών κυττάρων.

    «Το ίδιο φαινόμενο του συντονισμού των αδελφών κυττάρων παρατηρείται και στον φλοιό του εγκεφάλου και  είναι πολύ σημαντικό για τη λειτουργία του» σημείωσε ο έλληνας ερευνητής και προσέθεσε ότι «είναι η πρώτη φορά που παρατηρείται και στο νευρικό σύστημα του γαστρεντερικού και πιστεύουμε πως έτσι εξασφαλίζεται η ομαλή λειτουργία του. Αν σκεφτεί κανείς ότι το έντερό μας είναι ένας σωλήνας, ο τοπικός συγχρονισμός των αδελφών νευρικών κυττάρων σε συνδυασμό με την αλληλεπικάλυψη των γειτονικών κυτταρικών ομάδων δημιουργεί τις προϋποθέσεις για την αδιάκοπη και ομαλή ροή των περισταλτικών κυμάτων που διατρέχουν τον πεπτικό σωλήνα με φορά από πάνω προς τα κάτω». 

    Η ερευνητική ομάδα του δρος Πάχνη δεν περιορίστηκε στην αδρή χωροταξική εικόνα του γαστρεντερικού νευρικού συστήματος, αλλά προχώρησε τον πειραματισμό της ένα ακόμη βήμα: αξιοποίησε την τεχνική ποσοτικοποίησης RNA μοναδιαίων κυττάρων (single cell RNA sequencing) προκειμένου να δει πόσο όμοια είναι κύτταρα τα οποία δείχνουν όμοια. Οπως εξήγησε ο δρ Πάχνης, «όλα τα κύτταρα ενός οργανισμού περιέχουν το ίδιο DNA. Ανά πάσα στιγμή όμως κάθε κύτταρο εκφράζει μόνο ένα μέρος του DNA προκειμένου να επιτελέσει τον ρόλο του. Το RNA είναι ο καθρέφτης αυτού του ρόλου καθώς μας αποκαλύπτει ποια ακριβώς είναι τα γονίδια που εκφράζονται από κάθε κύτταρο κάθε χρονική στιγμή. Ετσι, παίρνοντας μεμονωμένα κύτταρα και εξετάζοντας το RNA τους μπορέσαμε να διαπιστώσουμε ότι βλαστικά κύτταρα που έδειχναν όμοια δεν ήταν όμοια, το ένα ας πούμε θα παρέμενε βλαστικό ενώ το άλλο είχε πάρει την κατεύθυνση να γίνει μητρικό κυττάρων γλοίας».
    Στα ίχνη των εντερικών παθήσεων
    Η δυνατότητα των ερευνητών να βλέπουν πέρα από τα προφανή είναι στην πραγματικότητα ένα πολύ μεγάλο εφόδιο για τη συνέχεια της δουλειάς τους καθώς τους επιτρέπει να ελπίζουν στη διαλεύκανση των αιτίων ασθενειών του γαστρεντερικού συστήματος. «Παραδείγματος χάριν σε πολλές από τις (συχνά σοβαρές) λειτουργικές διαταραχές του γαστρεντερικού συστήματος δεν μπορούμε να διαπιστώσουμε κάποια ανατομική βλάβη. Επίσης, μερικές φορές μετά από μια παροδική φλεγμονή του εντέρου, ενώ όλοι οι άλλοι ιστοί ανακάμπτουν λειτουργικά, το εντερικό νευρικό σύστημα συνεχίζει να δυσλειτουργεί για λόγους που δεν γνωρίζουμε με αποτέλεσμα να οδηγούμεθα στο σύνδρομο ευερέθιστου εντέρου. Τέλος, γνωρίζουμε πολύ λίγα για την αιτιολογία των λειτουργικών-κινητικών διαταραχών του πεπτικού σωλήνα που συχνά παρατηρούνται σε ηλικιωμένα άτομα και που πιστεύουμε ότι πολλές από αυτές οφείλονται σε νευροεκφυλιστικές αλλοιώσεις των εντερικών νευρικών κυττάρων. Εχοντας αυξήσει τη διακριτική ικανότητα των τεχνικών μας, αφού πλέον είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε τα τεκταινόμενα σε επίπεδο μοναδιαίων κυττάρων, ελπίζουμε να αναζητήσουμε απαντήσεις για την αιτιολογία συχνών και πολλές φορές σοβαρών ασθενειών του γαστρεντερικού συστήματος» σημείωσε χαρακτηριστικά ο έλληνας ερευνητής.

    ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ

    Science