Koszatniczki to południowoamerykańskie gryzonie, które od jakichś dwudziestu lat nieźle namieszały w świecie neurologii i badań nad starzeniem się mózgu. Pochodzą z Chile, należą do rodziny koszatniczkowatych i na pierwszy rzut oka wyglądają jak skrzyżowanie wiewiórki z myszą. Ale to, co przyciągnęło uwagę naukowców, to nie ich wygląd, tylko niezwykła inteligencja i zdolność do rozwiązywania problemów przestrzennych.

W naturze koszatniczki żyją w skomplikowanych systemach nor, które same kopią. Muszą pamiętać rozbudowane tunele, lokalizację zapasów jedzenia i drogi ucieczki przed drapieżnikami. To wymaga sporej pamięci przestrzennej, a badania laboratoryjne potwierdzają, że rzeczywiście ją mają.

Jak testuje się pamięć u gryzoni

Naukowcy używają do tego głównie dwóch klasycznych testów. Pierwszy to labirynt Barnesa, czyli okrągła platforma z dziurami, z których tylko jedna prowadzi do schronienia. Zwierzę musi zapamiętać, która to dziura. Drugi to labirynt wodny Morrisa, gdzie gryzoń pływa w basenie i szuka ukrytej pod wodą platformy.

Koszatniczki radzą sobie w tych testach całkiem nieźle. Młodsze osobniki z każdą próbą skracają czas dotarcia do celu i popełniają mniej błędów. To dowodzi, że mają zarówno pamięć krótkoterminową (pamiętają, co robiły przed chwilą), jak i długoterminową (pamiętają rozwiązanie z poprzedniego dnia). Potrafią też rozpoznawać wzorce i przewidywać, gdzie znajdą nagrodę, co sugeruje zdolność do prostego planowania.

Kontrowersyjny model Alzheimera

Tu zaczyna się najbardziej gorący temat w badaniach nad koszatniczkami. W 2005 roku chilijska grupa badawcza pod kierunkiem Nibaldo Inestrosa ogłosiła, że stare koszatniczki spontanicznie rozwijają zmiany w mózgu podobne do tych obserwowanych u ludzi z chorobą Alzheimera. Mowa o złogach β-amyloidu, hiperfosforylowanym białku tau, utracie synaps i pogorszeniu pamięci.

To było duże odkrycie, bo do tej pory badacze Alzheimera musieli polegać głównie na myszach transgenicznych, którym sztucznie wszczepiano ludzkie geny powodujące chorobę. Koszatniczki miały być pierwszym naturalnym modelem sporadycznej postaci Alzheimera, czyli tej, która nie wynika z konkretnej mutacji genetycznej, tylko pojawia się wraz z wiekiem.

Ale nie wszyscy się zgadzają

W 2016 roku niemiecka grupa badawcza pod kierunkiem Jensa Pahnke postanowiła sprawdzić te wyniki na własnej populacji koszatniczek hodowanych w Niemczech. I tu zaczęły się schody. Niemcy nie znaleźli ani złogów amyloidu, ani splotów tau, ani znaczącej utraty neuronów u starych zwierząt. Ich koszatniczki starzały się normalnie, bez oznak neurodegeneracji.

To postawiło pod znakiem zapytania całą koncepcję koszatniczki jako naturalnego modelu Alzheimera. Skąd ta rozbieżność? Nowsze badania genetyczne mogą dawać pewne wyjaśnienie. W 2022 roku odkryto, że koszatniczki mają różne warianty genu APOE, tego samego, który u ludzi jest głównym czynnikiem ryzyka Alzheimera. Okazuje się, że tylko osobniki z określonym wariantem tego genu rozwijają patologię mózgu. Reszta starzeje się normalnie.

Innymi słowy, koszatniczki nie są uniwersalnym modelem Alzheimera. Niektóre osobniki rozwijają zmiany podobne do tej choroby, inne nie. Zależy to od genotypu, a prawdopodobnie też od warunków hodowli, diety i innych czynników środowiskowych. Debata naukowa na ten temat wciąż trwa i na razie nie ma jednoznacznej odpowiedzi.

Co wiemy o mózgu koszatniczek

Niezależnie od kontrowersji wokół Alzheimera, badania neurobiologiczne przyniosły sporo ciekawych obserwacji. Hipokamp koszatniczek, czyli struktura odpowiedzialna za pamięć, wykazuje aktywność neurogenezy nawet u dorosłych osobników. To znaczy, że nowe neurony powstają przez całe życie, co nie jest takie oczywiste u ssaków.

U starszych koszatniczek spada poziom BDNF, czyli czynnika neurotroficznego, który wspiera przeżycie i rozwój neuronów. Maleje też liczba receptorów glutaminergicznych i acetylocholinowych. Te zmiany korelują z pogorszeniem wyników w testach pamięciowych i są analogiczne do tego, co obserwuje się u starzejących się ludzi.

Andrografolid i inne eksperymenty

Koszatniczki służą też do testowania potencjalnych terapii. Najbardziej obiecujące wyniki uzyskano z andrografolidem, naturalnym związkiem wyizolowanym z azjatyckiej rośliny Andrographis paniculata. W badaniach z 2016 roku podawanie tego związku starym koszatniczkom poprawiło ich wyniki w testach pamięciowych i zmniejszyło ilość złogów amyloidowych w mózgu.

Późniejsze badania z 2020 roku potwierdziły, że andrografolid działa też przeciwzapalnie i antyoksydacyjnie. To ważne, bo stan zapalny i stres oksydacyjny są uznawane za kluczowe czynniki w rozwoju chorób neurodegeneracyjnych. Testowano też resweratrol, kurkuminę i różne terapie behawioralne, jak stymulacja środowiskowa czy zwiększenie interakcji społecznych.

Parę słów o hodowli

Koszatniczki w niewoli żyją przeciętnie od pięciu do ośmiu lat, choć przy dobrej opiece potrafią dożyć nawet dziesięciu, a wyjątkowo czternastu lat. To bardzo długo jak na gryzonia tej wielkości i sprawia, że nadają się do wieloletnich badań nad starzeniem. Dla porównania, w naturze rzadko przekraczają cztery-pięć lat, a wiele osobników ginie już w pierwszych dwóch latach życia, padając ofiarą drapieżników.

Warto pamiętać, że są to zwierzęta społeczne, które w naturze żyją w dużych grupach rodzinnych. Izolacja jest dla nich stresująca i może wpływać na wyniki badań behawioralnych. Mają też specyficzne wymagania dietetyczne, przede wszystkim nie tolerują cukru, co czyni je przy okazji modelem cukrzycy typu 2.

Podsumowanie

Koszatniczki to fascynujące zwierzęta z punktu widzenia neurobiologii. Mają dobrze rozwiniętą pamięć przestrzenną, potrafią uczyć się reguł i rozwiązywać problemy. Czy są dobrym modelem choroby Alzheimera? To zależy. Niektóre osobniki rzeczywiście rozwijają patologię przypominającą tę chorobę, ale nie jest to uniwersalna cecha gatunku. Raczej zależy od konkretnego genotypu i warunków życia.

Dla badaczy to i tak wartościowy model, bo pozwala studiować naturalne procesy starzenia się mózgu u zwierzęcia, które żyje dłużej niż mysz i ma bardziej rozbudowane zachowania społeczne. Dla hodowców domowych to po prostu inteligentne i towarzyskie zwierzaki, które potrafią nauczyć się swojego imienia i lubią interakcje z człowiekiem.

Bibliografia

  1. Cisternas, P., Zolezzi, J. M., Lindsay, C., et al. (2018). New Insights into the Spontaneous Human Alzheimers Disease-Like Model Octodon degus. Journal of Alzheimers Disease, 66(3), 1145-1163.
  2. Hurley, M. J., et al. (2022). Genome Sequencing Variations in the Octodon degus, an Unconventional Natural Model of Aging and Alzheimers Disease. Frontiers in Aging Neuroscience, 14, 894994.
  3. Inestrosa, N. C., et al. (2005). Human-like rodent amyloid-β-peptide determines Alzheimer pathology in aged wild-type Octodon degu. Neurobiology of Aging, 26(7), 1023-1028.
  4. Lindsay, C. B., et al. (2020). Andrographolide Reduces Neuroinflammation and Oxidative Stress in Aged Octodon degus. Molecular Neurobiology, 57(2), 1131-1145.
  5. Rivera, D. S., et al. (2016). Andrographolide recovers cognitive impairment in a natural model of Alzheimers disease (Octodon degus). Neurobiology of Aging, 46, 204-220.
  6. Steffen, J., et al. (2016). Revisiting rodent models: Octodon degus as Alzheimers disease model? Acta Neuropathologica Communications, 4(1), 91.