Raspored lipida u mišjem mozgu otkriva 539 kemijski različitih područja, od kojih neka ne slijede granice poznate iz anatomskih karata. Istraživači sa švicarske Savezne politehničke škole u Lausannei (EPFL) izradili su trodimenzionalni atlas tih molekula i pokazali da se njihova raspodjela mijenja tijekom skotnosti. Isti postupak mogao bi se primijeniti i na ljudski mozak, za koji tek treba izraditi usporedivu kartu.
Lipidi grade stanične membrane, sudjeluju u prijenosu signala i važan su dio mijelina, ovojnice oko živčanih vlakana. Njihov raspored dosad je bio slabije istražen od rasporeda gena i proteina. Novi atlas, predstavljen u radu objavljenom 23. rujna u časopisu Nature, povezuje kemijski sastav tkiva s njegovim položajem i građom.
Milijuni mjerenja iz 11 mišjih mozgova
Kako bi utvrdili raspored tih molekula, Giovanni D’Angelo, Gioele La Manno, Luca Fusar Bassini i suradnici analizirali su 172 lipida u 109 presjeka mozga 11 miševa. Podaci obuhvaćaju oko 7,2 milijuna mjernih točaka. Među životinjama bili su mužjaci, ženke i skotne ženke, što je omogućilo usporedbu pojedinaca i različitih fizioloških stanja.
Istraživači su primijenili slikovnu masenu spektrometriju. Laser pritom prolazi preko tankog presjeka tkiva i na svakoj točki prikuplja podatke o prisutnim molekulama. Računalnom obradom i strojnim učenjem zatim su povezali mjerenja iz više presjeka u trodimenzionalnu kartu.
Dobivena područja nazvali su “lipizonama”: svako se odlikuje određenom kombinacijom lipida. Svih 539 zona izdvojeno je prema sličnosti kemijskog sastava, pa ta podjela ne odgovara izravno broju anatomskih struktura ili vrsta stanica.
Kemijske granice ne prate uvijek anatomske
Mnoge lipizone odgovaraju poznatim dijelovima mozga i područjima u kojima prevladavaju određene vrste stanica. Druge obuhvaćaju prostorno udaljena područja povezana živčanim vlaknima. Takva podudarnost pokazuje da raspored lipida može odražavati i veze među područjima, a ne samo položaj tijela živčanih stanica.
Sastav lipida bio je dovoljno prepoznatljiv da je računalni model iz njega mogao procijeniti odakle uzorak potječe. Model treniran na jednom mozgu provjeren je na drugom, bez oslanjanja na podatak o položaju uzorka. Tako su provjerili može li model prepoznati iste obrasce u drugoj životinji.
Posebno su raznoliki obrasci pronađeni u bijeloj tvari, koja sadrži snopove živčanih vlakana. Atlas je ondje izdvojio više kemijski različitih zona. Razlike su zabilježene i u koroidnom spletu, tkivu koje proizvodi cerebrospinalnu tekućinu, te u stijenkama moždanih komora.
Prema objašnjenju istraživača s EPFL-a, lipidna karta nadopunjuje genetske i stanične karte. Sama aktivnost gena ne opisuje u cijelosti kemijski sastav tkiva, pa mjerenje lipida dodaje podatke koje drugi pristupi ne bilježe izravno.
Promjene u mozgu skotnih ženki
Usporedba je pokazala znatne promjene sastava lipida u mozgovima skotnih ženki, u cjelini izraženije od razlika između mužjaka i ženki koje nisu bile skotne. Promjene su zahvatile brojna područja moždane kore, dok je u velikom dijelu bijele tvari povećana zastupljenost galaktozilceramida, lipida važnog za mijelin.
Autori to tumače kao moguću kemijsku prilagodbu mozga potrebama organizma tijekom skotnosti. Učinak tih promjena na pamćenje i ponašanje ovim mjerenjima nije utvrđen. Promjene mozga tijekom trudnoće proučavaju se i kod ljudi, ali analize MR snimki žena mjere druga svojstva tkiva i ne mogu se izjednačiti s ovim lipidnim atlasom.
Kemijski procesi važni su i u raspravama o biološkim osnovama pamćenja. Novi atlas bilježi gdje se pojedine molekule nalaze u zdravom mišjem mozgu i omogućuje usporedbu s drugim tkivima i stanjima.
Lipid Brain Atlas dostupan je na internetu. Istraživačima omogućuje da lipidne podatke proučavaju uz postojeće karte stanica i gena te ispituju kako se raspored mijenja s razvojem, starenjem i bolešću. Za ljudski mozak tek treba prikupiti usporediva mjerenja; mišja karta ne može se jednostavno preslikati na čovjeka.
