Sự sản sinh tế bào thần kinh ở vùng hồi hải mã của não người dừng lại sau thời thơ ấu (Phần 2)  


Nguyễn Huỳnh Thanh Tuấn biên dịch và tổng hợp

Tiếp theo phần trước

Một nghiên cứu tổng thể đã tiết lộ những kết quả hết sức bất ngờ

Alvarez Buylla hiện đang là thành viên của Trung tâm nghiên cứu tế bào gốc và Y học tái sinh Eli và Edythe Broad; Viện nghiên cứu Khoa học thần kinh Weill và Trung tâm Ung thư tổng thể  Helen Diller thuộc USCF. Ông là chuyên gia hàng đầu trong nghiên cứu về sự phát triển của não bộ, người mà trong 30 năm qua đã đóng vai trò rất quan trọng trong việc thuyết phục giới khoa học rằng sự sản sinh tế bào thần kinh diễn ra trong suốt đời sống ở các loài động vật, ví dụ như chim sẻ hót và gặm nhấm. Thế nhưng, trong những năm gần đây, Alvarez Buylla và các đồng nghiệp lại tỏ ra hoài nghi về việc sự sản sinh tế bào thần kinh ở hành khứu giác của người có diễn ra liên tục trong giai đoạn trưởng thành giống như ở loài gặm nhấm hay không, và đã chỉ ra rằng trong khi các tế bào thần kinh mới hợp vào vào thùy trước của não sau khi sinh, quá trình này cũng dừng lại trong giai đoạn sớm của sơ sinh.

Còn ở nghiên cứu mới này, nhóm của ông tiến hành phân tích kỹ lưỡng 59 mẫu vùng hồi hải mã ở người được thu thập từ UCSF cũng nhưng các đồng nghiệp khác trên thế giới. Theo đó, tiến sĩ Shawn Sorrell, nghiên cứu viên cao cấp tại phòng thí nghiệm của Alvarez Buylla và tiến sĩ Mercedes Paredes, đồng thời là phó giáo sư ngành khoa học thần kinh, dẫn đầu một nhóm thực hiện việc thu thập và phân tích các mẫu vùng hồi hải mã ở người được gửi từ các đồng nghiệp làm về lâm sàng ở 3 lục địa: tiến sĩ Zhengang Yang ở Trung Quốc; tiến sĩ José Manuel García Verdugo ở Tây Ban Nha; bác sĩ Gary Mathern ở Trường đại học California, Los Angeles; bác sĩ Edward Chang và bác sĩ Kurtis Auguste ở UCSF. Trong số đó bao gồm 37 mẫu thu nhận từ những người hiến tạng đã qua đời bởi nhiều nguyên nhân, gồm thai nhi cho đến những người ở độ tuổi từ 60 đến trên 70, và 22 mẫu thu nhận bệnh nhân mắc phải bệnh động kinh đã bị cắt bỏ một phần não như là một bước của quá trình điều trị.

Sorrells và Paredes đã phân tích sự thay đổi về số lượng các tế bào thần kinh mới sinh và tế bào gốc thần kinh có ở những mẫu này, từ lúc mới sinh cho đến khi trưởng thành, bằng việc sử dụng rất nhiều kháng thể để nhận diện các loại tế bào khác nhau và mức độ trưởng thành của chúng, bao gồm tế bào gốc thần kinh, tế bào tiền thân, tế bào thần kinh mới sinh, tế bào thần kinh trưởng thành và tế bào thần kinh đệm. Họ cũng kiểm tra các tế bào được đánh dấu dựa trên hình thái và cấu trúc – bao gồm việc chụp ảnh ở độ phân giải cao bằng kính hiển vi điện tử đối với một số mẫu – nhằm mục đích xác nhận chính xác loại tế bào, là tế bào thần kinh, tế bào gốc thần kinh hay hoặc tế bào thần kinh đệm.

Qua phân tích, các nhà khoa học tìm thấy rất nhiều bằng chứng về sự sản sinh tế bào thần kinh ở hồi răng trong quá trình phát triển não bộ ở giai đoạn trước sinh và mới sinh. Theo tính toán, trung bình có khoảng 1.618 tế bào thần kinh mới trên một 1 mm2 mô não trong lúc sinh. Nhưng số lượng tế bào thần kinh mới sinh giảm đi rõ rệt ở những mô não thu nhận trong giai đoạn sơ sinh sớm, cụ thể: ở mẫu hồi răng thu nhận từ đứa trẻ 1 tuổi có số lượng tế bào thần kinh mới sinh nhỏ hơn đến 5 lần khi so sánh với các mẫu vùng hồi răng ở trẻ sơ sinh. Không dừng lại ở đó, số lượng tế bào thần kinh mới sinh giảm đi thêm khoảng 23 lần nữa trong giai đoạn từ một cho đến bảy tuổi. Đáng chú ý hơn, con số này tiếp tục bị giảm đi thêm 5 lần nữa ở độ tuổi 13, thời điểm mà các nhà khoa học nhận thấy các tế bào thần kinh trưởng thành xuất hiện nhiều hơn so với những mẫu thu nhận trong giai đoạn những năm đầu đời. Theo đó, các tác giả chỉ quan sát được khoảng 2,4 tế bào thần kinh mới trên 1 mm2 mô hồi răng thu nhận ở giai đoạn sớm của tuổi thành niên, và không tìm thấy bằng chứng nào về sự có mặt của tế bào thần kinh mới sinh trong giai đoạn trưởng thành ở 17 mẫu thu nhận từ những người trưởng thành cũng như ở 12 mẫu thu nhận mẫu thu nhận từ các bệnh nhân đang điều trị động kinh.

Biểu đồ định lượng tế bào thần kinh mới (DCX+PSA-NCAM+ cells) trên 1mm2 ở hồi răng của não người qua các giai đoạn: từ 22 tuần tuổi thai đến 77 tuổi (1)

Theo đó, mẫu thu nhận được có độ tuổi lớn nhất mà các nhà khoa học vẫn có thể thấy được các tế bào thần kinh chưa trưởng thành là 13 tuổi. Trong khi, “Ở mẫu 18 tuổi, chúng tôi không tìm thấy gì cả”, dẫn lời của Alvarez Buylla. Ngoài ra, Pardes cho rằng: “Ở những mẫu thu nhận từ trẻ nhỏ, chúng tôi có thể quan sát thấy một số lượng đáng kể các tế bào thần kinh mới liên tục được sản sinh và hợp vào vùng hồi răng. Thế nhưng quá trình này lại mờ nhạt dần cho đến mất hẳn ở giai đoạn sớm của tuổi thành niên. Sự thật rằng chúng tôi có thể so sánh giữa bộ não của một đứa bé mới sinh, nơi mà các tế bào thần kinh mới có thể được nhìn thấy rất dễ dàng, với bộ não của một người trưởng thành, nơi mà không nhìn thấy bất kỳ bằng chứng nào về các tế bào thần kinh mới. Chính điều này tiếp thêm chúng thêm sự tự tin vào những gì mình đã nhìn thấy là đúng”.

Không dừng lại ở đó, sau các kết quả thu được, nhóm của Alvarez chuyển hướng sang nghiên cứu về các tế bào gốc có chức năng biệt hóa để tạo ra các tế bào thần kinh. Qua phân tích, các nhà khoa học phát hiện rằng các tế bào thần kinh tiền thân có rất nhiều trong giai đoạn phát triển sớm của não ở giai đoạn trước sinh, nhưng chúng lại trở nên cực kỳ hiếm trong giai đoạn thơ ấu. Họ đồng thời cũng ghi nhận lại việc các tế bào này thất bại trong việc hình thành các “ổ tế bào” (niche) ở một vùng thuộc hồi răng có tên là vùng subgranular (SGZ). Vì thế, các nhà khoa học cho rằng rất có thể chính sự hình thành các “ổ tế bào” này, vốn đã được quan sát thấy ở loài chuột, cần thiết cho sự sản sinh tế bào thần kinh lâu dài trong đời sống cá thể. Từ đó, nhóm nghiên cứu cũng đề xuất cũng cách lý giải vì sao quá trình sản sinh tế bào thần kinh lại khó diễn ra ở não người trưởng thành.

Những sự hoài nghi và tranh cãi…

Aigner và các nhà khoa học khác không hoàn toàn cảm thấy thuyết phục với phát hiện này, một phát hiện đã đi ngược lại nhiều bằng chứng chỉ ra rằng vùng  hồi hải mã vẫn tiếp tục sản sinh ra các tế bào thần kinh trong suốt đời người. “Tôi sẽ không dừng lại như vậy”, dẫn lời của Heather Cameron, một nhà khoa học thần kinh đến thuộc Viện  Sức khỏe Tâm Thần Quốc Gia Hoa Kỳ ở Bethesda, Maryland.

Ngoài ra, theo ý kiến của Gerd Kempermann, một nhà khoa học thần kinh thuộc Trường Đại học Kỹ thuật Dresden, Đức, nghiên cứu này không thể đi đến một kết luận rõ ràng nào cả. “Chỉ vì họ không nhìn thấy các tế bào thần kinh mới sinh không có nghĩa là chúng không ở đó”, ông nói. Theo báo cáo, Alvarez Buylla và cộng sự đã sử dụng các phân tử làm marker để đánh dấu các tế bào thần kinh chưa trưởng thành ở các mẫu để tiến hành việc phân tích trong vòng 48 giờ sau khi những người hiến tạng qua đời. “Mức độ chính xác của các marker này trong việc đánh dấu các tế bào thần kinh mới sinh phụ thuộc rất nhiều vào chất lượng của mẫu mô, vốn bị ảnh hưởng bởi thời điểm mà mẫu mô này được xử lý sau khi một người qua đời nhằm ngăn các tế bào bị chết”, Kempermann giải thích.

Hơn nữa, “Các hóa chất được sử dụng nhằm bảo quản và làm bền vững mô rất có thể gây ra ảnh hưởng kèm theo như ngăn cản các marker bám vào các tế bào đích”, Paul Lucassen, một nhà khoa học thần kinh thuộc Trường Đại học Amsterdam cho biết. “Rất khó để các marker này có thể hoạt động hiệu quả trong những điều kiện như vậy”, ông nói.

Một số nhà khoa học thần kinh khác cũng bày tỏ những lo ngại về sự ảnh hưởng của tình trạng thể chất về tinh thần của những người hiến não đến kết quả nghiên cứu. “Họ tập thể dục với cường độ và mức độ như thế nào?” “Họ có từng mắc bệnh nặng đến mức phải nằm liệt giường hay không?” “Họ có từng bị trầm cảm bởi căn bệnh mà họ đang mang trong người hay không?” dẫn lời của Fred Gage, một nhà khoa học thần kinh thuộc Viện nghiên cứu Sinh học Salk ở La Jolla, California. “Những câu hỏi này rất liên quan đến vấn đề mang chúng ta đang tranh luận”, ông  nói. Bởi những yếu tố như việc tập thể dục, stress và bệnh tật có thể ảnh hưởng đến số lượng tế bào thần kinh được sản sinh ở vùng hồi hải mã (3).

… hay cuộc cách mạng trong lĩnh vực khoa học thần kinh?

Nếu được chứng minh là đúng thì phát hiện này sẽ là một “cơn đại địa chấn” không chỉ đối với giới khoa học trong lĩnh vực này, mà còn với các bệnh nhân đang mắc phải những rối loạn ở não bộ”, dẫn lời của Ludwig Aigner, nhà khoa học thần kinh thuộc Trường Đại học Y khoa Paracelsus ở Salzburg, Áo. Bởi trước nay, các nhà nghiên cứu luôn hi vọng về việc có thể lợi dụng khả năng sản sinh các tế bào thần kinh mới của não bộ nhằm ứng dụng trong điều trị các bệnh gây ra do thoái hóa hệ thần kinh như bệnh Alzheimer và Parkinson, ông nói.

Mặc dù có những lo ngại, thế nhưng các kết quả từ nghiên cứu trên đã nhanh chóng gây nên những ảnh hưởng trong lĩnh vực này”, theo Sandrine Thuret, một nhà thần kinh học thuộc Trường Đại học King, London. “Nó có thể tạo ra động lực để thúc đẩy những người khác trong việc tìm kiếm sự có mặt của các tế bào thần kinh mới ở vùng hồi hải mã của người trưởng thành, cũng như thúc đẩy sự phát triển các marker có thể hoạt động hiệu quả hơn trong việc phát hiện sự hình thành của tế bào thần kinh trong cơ thể”, cô nói.

Các tác giả thừa nhận rằng cho dù họ đã xem xét tổng thể và kỹ lưỡng như thế nào đi nữa, thì vẫn chưa thể khẳng định chắc chắn rằng sẽ chẳng bao giờ có sự sản sinh tế bào thần kinh mới ở vùng hồi hải mã của người trưởng thành. “Nhưng tôi nghĩ rằng chúng ta thử dừng lại và tự hỏi rằng điều này có nghĩa là gì”, dẩn lời của Sorrells. “Nếu sự sản sinh tế bào thần kinh hiếm đến mức chúng ta không thể phát hiện thấy, vậy liệu nó có đóng vai trò quan trọng trong tính khả biến hay việc học cũng như ghi nhớ của vùng hồi hải mã hay không?”

Sự thiếu hụt quá trình sản sinh tế bào thần kinh ở não người không hẳn là điều gì đó quá tệ, các nhà nghiên cứu nói thêm. Thay vào đó là cách để hiểu được điều gì khiến cho bộ não của con người khác với các loài sinh vật khác, cũng như mở ra cho các nhà khoa học một hướng đi có hiệu quả hơn mới trong việc phát triển các phương pháp điều trị các bệnh về não bộ ở người.

Nguồn:

Birth of New Neurons in the Human Hippocampus Ends in Childhood

Neuron creation in brain’s memory centre stops after childhood

Tài liệu tham khảo:

1. Shawn F. Sorrells, Mercedes F. Paredes, Arantxa Cebrian-Silla, Kadellyn Sandoval, Dashi Qi, Kevin W. Kelley, David James, Simone Mayer, Julia Chang, Kurtis I. Auguste, Edward F. Chang, Antonio J. Gutierrez, Arnold R. Kriegstein, Gary W. Mathern, Michael, C. Oldham, Eric J. Huang, Jose Manuel, Jose Manuel Garcia-Verdugo, Zhengang Yang, Arturo Alvarez-Buylla. (2018). Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults. Nature, 555, 5. doi:10.1038/nature25975

2. Dhikav, Kuljeet Singh Anand and Vikas. (2012). Hippocampus in health and disease: An overview. Annals of Indian Academy of Neurology, 15(4), 8. doi:10.4103/0972-2327.104320

3. Tomohisa Toda, Fred H. Gage. (2017). Review: adult neurogenesis contributes to hippocampal plasticity. Cell and Tissue Research, 17. doi:doi.org/10.1007/s00441-017-2735-4