Nova studija Oksfordskog univerziteta otkriva da očuvanje mozga u arheološkim nalazištima nije slučajno već posledica specifične hemijske putanje koja se javljala u vlažnim i niskokiseoničnim uslovima. Eksperimenti sa miševima u četiri režima i analiza preko 1,26 miliona putanja proteina pokazali su da u hipoksiji nastaju crosslinkovi koji formiraju netopljive, otpornije proteinske agregate. Prisustvo kiseonika, nasuprot tome, pokreće lančanu oksidaciju slobodnim radikalima i ubrzava raspadanje. Nalaz ima implikacije i za razumevanje procesa sličnih onima u neurodegenerativnim bolestima poput Alchajmera.
Zašto se ponekad čuvaju ljudski mozgovi: nova studija objašnjava hemijski mehanizam
The left cerebral hemisphere of a man who was buried in Bristol, U.K. Part of the preserved brain is stained red with iron oxides. . | Credit: Alexandra Morton-Hayward
Nova istraživanja pokazuju kako raspadanje može postati mehanizam očuvanja mozga. Rad tima sa Univerziteta u Oksfordu otkriva zašto su, uprkos očekivanjima, ljudski mozgovi često pronađeni očuvani u vodenim, siromašnim kiseonikom arheološkim slojevima.
Paradoks očuvanja mozga — pojava da se među uglavnom skeletnim ostacima nalaze neočekivano očuvani delovi mozga — dugo je zbunjivao arheologe i patologe. Studija objavljena 19. juna u Journal of Proteome Research predlaže novi hemijski put koji objašnjava ovu selektivnu izdržljivost.
Eksperiment i metode
Autorka Alexandra Seviour i saradnici simulirali su uslove grobišta zakopavanjem miševa u četiri različita režima kombinacija vode i kiseonika. Mozgovi su uzimani na 24 sata, 72 sata, 1 nedelju, 6 nedelja, 3 meseca i 6 meseci, a analizirani su visokorezolutnom masenom spektrometrijom. Ukupno su pratili preko 1,26 miliona putanja raspadanja proteinskih komponenti.
Ključni nalaz: hipoksična vlažnost i crosslinkovi
Umesto uobičajenog razlaganja, vlažni i niskokiseonični (hipoksični) uslovi podstiču formiranje međumolekularnih premostivih veza (crosslinkova) između raspadnutih delova proteinskih struktura. Ti crosslinkovani kompleksi postaju teški, netopljivi i otporniji na dalje razlaganje, što objašnjava zašto u nekim nalazištima ostane samo skupljena masa proteina mozga među kostima.
The preserved brain of an adult whose burial was found in Bristol. The brain is coated with clay from a waterlogged grave. | Credit: Alexandra Morton-Hayward
Uloga kiseonika i slobodnih radikala
Prisustvo kiseonika pokreće lančanu oksidativnu reakciju putem slobodnih radikala, što dovodi do brzog i obimnog razaranja proteinskih sklopova. Nasuprot tome, u hipoksičnim uslovima nema dovoljno kiseonika za tu kaskadu, pa međuprodukti reaguju međusobno i stvaraju stabilne agregate.
Zašto je mozak posebno podložan ovom procesu?
Moždano tkivo je naročito pogodno za takvu hemiju: bogato je metalima koji katalizuju reakcije slobodnih radikala, ima obilje membranskih struktura gde se reaktivne vrste mogu akumulirati i sadrži redoks-aktivne aminokiseline koje učestvuju u formiranju crosslinkova. Dodatno, lubanja ograničava razmenu tečnosti i gasova, što može doprineti hipoksičnim lokalnim uslovima.
Širi značaj nalaza
Osim što rešava arheološki misterij, istraživanje ima i potencijalne implikacije za medicinu. Seviour napominje da molekularni „otisak“ otpornijih peptida podseća na promene viđene u neurodegenerativnim bolestima, poput Alchajmera. To otvara mogućnost da proučavanje očuvanih arheoloških mozga pomogne u razumevanju procesa koji stoje iza tih bolesti.
„Pod odgovarajućim uslovima, očuvanje zapravo nastaje iz samog procesa raspadanja,“ kaže Alexandra Seviour.
Richard Evershed sa Univerziteta u Bristolu, koji nije bio uključen u studiju, ocenio je da bi bilo korisno proširiti analize na druga tkiva i arheološke kontekste (npr. keramiku ili dentalni kamenac) kako bi se procenilo koliko je specifičan nalaz mozga.
Zaključak
Istraživanje pokazuje da kombinacija vlažnih, hipoksičnih uslova i specifične molekulske svojine mozga može preusmeriti raspad u proces koji stvara izdržljive, netopljive agregate — objašnjavajući zašto su neki ljudski mozgovi očuvani hiljadama godina. Nalaz otvara nova pitanja i prilike za istraživanja u arheologiji i biomedicini.
Pomozite nam da budemo bolji.
