Hārvardas peles pētījums var palīdzēt izskaidrot Parkinsona mīklu
Eksperti saka, ka viņu atklājumi varētu labāk izprast daudzus smadzeņu darbības traucējumus, sākot no narkotiku atkarības līdz depresijai.
Izmeklētāji izmantoja peles modeļus, lai pētītu dopamīna neironus striatumā - smadzeņu reģionā, kas iesaistīts gan kustībā, gan mācībās.
Cilvēkiem šie neironi izdala dopamīnu - neirotransmiteru, kas ļauj mums veikt tādus uzdevumus kā staigāšana, runāšana un pat rakstīšana uz tastatūras.
Kad cilvēkam ir Parkinsona slimība, dopamīna šūnas mirst un tiek zaudēta spēja viegli uzsākt kustību. Pašreizējās Parkinsona zāles ir dopamīna prekursori, kurus smadzeņu šūnas pēc tam pārvērš dopamīnā.
No otras puses, dopamīna hiperaktivitāte ir saistīta ar narkotiku meklēšanu, jo heroīns, kokaīns un amfetamīni atjauno vai atdarina dopamīna neironus, galu galā pastiprinot iemācīto atlīdzību par narkotiku lietošanu. Tādi apstākļi kā obsesīvi kompulsīvi traucējumi, Tourette sindroms un pat šizofrēnija var būt saistīti arī ar nepareizu dopamīna regulēšanu.
Aktuālajā numurā Daba, Bernardo Sabatīni un līdzautori Nikolā Trics un Jūns Dings ziņo, ka vidējo smadzeņu dopamīna neironi izdala ne tikai dopamīnu, bet arī citu neirotransmiteru ar nosaukumu GABA, kas pazemina neironu aktivitāti.
Šī nenojaušamā GABA klātbūtne varētu izskaidrot, kāpēc tikai dopamīna atjaunošana varētu izraisīt sākotnējos uzlabojumus Parkinsona slimniekiem, saka pētnieki. Un, ja GABA ražo tās pašas šūnas, kas ražo citus neirotransmiterus, piemēram, serotonīnu, kas saistīts ar depresiju, līdzīgas viena fokusa procedūras varētu būt mazāk veiksmīgas tā paša iemesla dēļ.
"Ja tas, ko atradām pelē, attiecas uz cilvēku, tad dopamīns ir tikai puse no stāsta," teica Sabatīni.
Pārsteidzošais GABA stāsts sākās Sabatini laboratorijā ar virkni eksperimentu, kuru mērķis bija noskaidrot, kas notiek, kad šūnas izdala dopamīnu.
Zinātnieki izmantoja optogenētiku - spēcīgu paņēmienu, kas balstās uz ģenētiskām manipulācijām, lai selektīvi sensibilizētu šūnas pret gaismu. Laboratorijas traukos pētnieki pārbaudīja smadzeņu audus no pelēm, kas izveidotas, lai parādītu aktivitāti dopamīna neironos.
Parasti šādos eksperimentos citi neirotransmiteri tiks bloķēti, lai izceltu dopamīnu, taču Tritsch, Sabatini laboratorijas pēcdoktorants, nolēma tā vietā saglabāt šūnu pēc iespējas dabiskākā stāvoklī.
Kad Trics aktivēja dopamīna neironus un pārbaudīja to ietekmi uz striatālajiem neironiem, viņš, protams, cerēja novērot dopamīna izdalīšanās sekas.
Tā vietā viņš redzēja strauju striatālo neironu nomākšanu, skaidri norādot, ka darbojas vēl viens neirotransmiters - kas izrādījās ātrdarbīgs GABA.
Tas bija tik neparasti, ka komanda uzsāka virkni eksperimentu, kas apstiprināja, ka šie dopamīna neironi tieši atbrīvo GABA.
Pēc tam pētnieki pārbaudīja citus transportētājus, nulles vērtībā izmantojot vienu olbaltumvielu, kas ved dopamīnu, un dažādus citus neirotransmiterus. Viņu vēl nesaprotamu iemeslu dēļ šis olbaltumviela - vezikulārais monoamīna pārvadātājs - arī pārvieto GABA.
"Tagad tas ir svarīgi, jo katra manipulācija, kas vērsta uz dopamīnu, mērķējot uz vezikulārā monoamīna pārvadātāju, ir mainījusi arī GABA. Un neviens tam nav pievērsis nekādu uzmanību, ”sacīja Sabatīni.
"Katrs mūsu Parkinsonijas modelis, kurā mēs esam zaudējuši dopamīnu, ir zaudējis arī GABA. Tāpēc mums patiešām tagad jāatgriežas un jādomā: kura no šīm sekām ir GABA zuduma un kura dopamīna zuduma dēļ? ”
Anatolijs Kreicers, izmeklētāja palīgs Sanfrancisko Gladstones neiroloģisko slimību institūtā, kurš nebija iesaistīts pētījumā, nosauca atklājumus par ievērojamiem.
"Tas bija pilnīgi negaidīti," sacīja Kreicers, kurš ir arī fizioloģijas un neiroloģijas docents Kalifornijas universitātē Sanfrancisko.
"Molekulārā līmenī neviens īsti negaidīja, ka dopamīna neironi izdala ievērojamu daudzumu GABA. Funkcionālā līmenī ir pārsteidzoši, ka šis galvenais smadzeņu plastiskuma modulators, kas ir tik kritisks Parkinsona slimībai, mācībām un atalgojumam, kā arī citām psihiskām slimībām, var arī atbrīvot GABA. Tas rada jautājumu par to, kāda loma ir GABA. ”
GABA var ļoti ātri mainīt šūnu elektrisko stāvokli, kavējot to aktivitāti, padarot tās mazāk uzbudināmas. Sabatīni vēlas uzzināt, vai GABA zudums dopamīna neironos varētu izskaidrot, kāpēc pēc hroniska šo neironu zuduma dažreiz tiek novērota hiperaktivitāte.
Nākamais izaicinājums būs izpētīt, vai citi neironi, kas ekspresē vezikulāro monoamīna pārvadātāju, papildus neirotransmiteriem, piemēram, serotonīnam un noradrenalīnam, izdala arī GABA.
Pētnieki saka, ka atradums parāda mūsu vēl infantilās zināšanas par smadzeņu fizioloģiju.
"Šie atklājumi uzsver, cik maz mēs patiesībā zinām par šūnu identitātes pamata pazīmēm smadzenēs," sacīja Sabatīni.
Tritsch teica, ka tas, kas sākās kā vienkāršs projekts, lai saprastu dopamīnu, ātri mainīja virzienu, ar daudziem sākumiem un apstāšanās ceļiem uz dažiem aizraujošiem jauniem atklājumiem.
"Var būt patīkami nākt klajā ar hipotēzi, pārbaudīt to, pārbaudīt un visu nostādīt savās vietās," viņš teica. "Bet bioloģija reti darbojas tā."
Avots: Hārvardas universitāte
