„Kahjuks on maailmas veel vähe teada sellest, missugused muutused erinevates närvirakkudes vananemise ja haigustega toimuvad. Vananemisega kaasnevate muutuste mõistmine võiks aidata leida uusi viise toetada inimese mälu ja tähelepanuvõimet vanemas eas. Samuti loodetakse tulevikus välja töötada tõhus ravi neurodegeneratiivsetele haigustele, ehkki nimetatud haiguste algpõhjused ei ole praegu veel teada,“ osutab TalTechi neuroepigeneetika uurimisrühma juht nooremprofessor Kärt Mätlik tippteadlaste ees seisvale väljakutsele. TalTechis tegeleb aju vananemise ja neurodegeneratiivsete haigustega kaasnevate molekulaarsete protsesside uurimisega lausa mitu uurimisrühma, mis kuuluvad ka TalTechi tervise- ja toidutehnoloogiate fookustippkeskusesse.

Miks aju vananeb?

„Aju vananemine on seotud laiema küsimusega, miks elusorganismid ja koed üleüldse vananevad. Suurem plaan siin on evolutsiooniline: loodusliku valiku käigus on eelis sellistel geenide kombinatsioonidel, mis tagavad rohkem elujõulisi järglasi, ent nende sagedamaks muutumine võib tulla näiteks selliste geenikombinatsioonide arvelt, mis tagavad kudede kulumiskindluse ja pika eluea,“ selgitab TalTechi neurodegeneratiivsete haiguste molekulaarbioloogia uurimisrühma juht vanemteadur Kert Mätlik hüpoteesi, mida on inimese puhul siiski võimatu testida. Oma töös on ta keskendunud kaasaegsete meetodite väljatöötamisele, kuidas erinevat tüüpi närvirakke ajukoes üksteisest eristada ning nendes toimuvaid muutusi analüüsida, leidmaks võimalusi, kuidas haavatavaid närvirakke kaitsta.

„Aju koosneb mitmetest eri tüüpi rakkudest, milles on avaldunud erinev geenide kombinatsioon. Seda, missugused geenid igas rakutüübis on avaldunud, reguleeritakse geenidele lisatud keemiliste modifikatsioonide ehk epigeneetiliste märgiste abil,“ selgitab neuroepigeneetika nooremprofessor Kärt Mätlik, kes uurib ennekõike seda, kuidas mõjutavad epigeneetilised märgised geenide avaldumist just närvirakkudes. Muu hulgas otsib ta vastust küsimusele, kuidas hoida aju tervena ka vanemas eas.

Üks vananemise teooriatest nimelt väidab, et vananemise käigus epigeneetilised märgised tasapisi muutuvad ning neid ei suudeta sama täpselt asendada. Selle tagajärjel hakkavad rakkudes avalduma soovimatud geenid ja vastupidi – raku talitluseks vajalike geenide avaldumine võib väheneda või muutuda ebakorrapäraseks. „Võrreldes enamiku teiste rakkudega inimese kehas, on närvirakud erakordselt pikaealised; valdav osa neuroneid on olemas juba sünnihetkel. Kuna uusi närvirakke inimese elu jooksul üldjuhul ei teki, siis peavad olemasolevad närvirakud funktsioneerima kogu inimese eluea,“ ütleb Kärt Mätlik, lisades, et seega on epigeneetiliste märgiste pikaajaline säilitamine närvirakkude jaoks erakordselt oluline.

Neuroepigeneetika uurimisrühma juht prof Kärt Mätlik ja neurodegeneratiivsete haiguste molekulaarbioloogia uurimisrühma juht dr Kert Mätlik

Mis toimub ajus vananemisel ja miks ei vanane aju kõigil ühtemoodi?

„Alates keskeast hakkab inimese ajukoe kogumaht vähenema: rakkude koguarv küll suurel määral ei muutu, ent väheneb närvirakkude jätkete arvukus,“ osutab Kert Mätlik, selgitades, et jätkete abil saadavad närvirakud üksteisele elektrilisi signaale ja võtavad neid ka vastu. Selliste sünaptiliste ühenduste arvukus teadlase sõnul vananemisel väheneb, samamoodi on nähtud, et vananedes väheneb ka aju valgeaine maht. Aju valgeaine moodustavad närvirakkude jätked, mida ümbritseb elektrisignaali liikumist kiirendav rasvakiht. Vastust, miks ei vanane aju kõigil inimestel ühtemoodi, maailmas siiski veel täpselt ei teata, ning tulevikku vaatavalt on ka TalTechi teadlastel loomulikult huvi seda rohkem mõista. On ju meie seas väga kõrges eas väga hea tähelepanu, mälu ja analüüsivõimega inimesi ning hea oleks teada saada, mis neid kaitseb. Teisisõnu – mis on need protsessid, mille abil vananemisega kaasnevat vastupidavust ja tervet vananemist saavutada?

Neurodegeneratiivsete haiguste ravivõimalused on piiratud

„Lisaks normaalse vananemisega kaasnevale aju töövõime vähenemisele on kõrge iga suurimaks riskifaktoriks ka neurodegeneratiivsetele haigustele, millest enam levinud on Alzheimeri ja Parkinsoni tõbi,“ selgitab Kert Mätlik. Näiteks on leitud, et alates 65. eluaastast kahekordistub Alzheimeri tõve diagnoosi tõenäosus iga lisanduva viie eluaastaga.

Erinevalt juba mainitud muutustest, mis ajukoes normaalse vananemisega kaasnevad, esineb neurodegeneratiivsete haiguste korral kindlat tüüpi närvirakkude surm ning erinevate haiguste sümptomite erinevus on tingitud sellest, et haavatavad on erinevad närvirakkude tüübid.

Kuid lisaks sellele, et enam levinud neurodegeneratiivsete haiguste algpõhjust ei teata, puudub hetkel ravivõimalus ka enamikule sellistest haigustest, mida põhjustav geenimutatsioon on teada. Ravi väljatöötamise aluseks aga on haavatavates närvirakkudes aset leidvate molekulaarsete muutuste mõistmine. Selle saavutamiseks olulisi analüütilisi tehnoloogiaid on välja töötatud just viimase aastakümne jooksul ning vastav metodoloogiline võimekus on ka TalTechi teadlastel.

Tõhusa ravi loomise seisukohalt on teiseks murekohaks see, et haigussümptomite avaldumise ajaks on suur osa inimese haavatavatest närvirakkudest juba surnud. „Aju on selles mõttes suhteliselt unikaalne organ, et närvirakke ei taastata ega asendata. See tingib ravimeetodite piiratuse, sest diagnoosi saamisel on ju ravida võimalik veel ainult alles jäänud närvirakke,“ osutab Kärt Mätlik. Seega on ülemaailmselt teadlaste pingutused suunatud ka sellele, et leida näiteks verest biomarkereid, mis viitaksid ajukoes alanud patoloogilistele muutustele. Ehk siis – kui juba 10–15 aastat enne haiguse kliinilist diagnoosimist oleks võimalik ravi alustada, saaks ehk närvirakkude surma üldse vältida ning arstidel üle maailma oleks võimalik väga paljusid inimesi tunduvalt paremini aidata.