Harvardska študija miši lahko pomaga razložiti Parkinsonovo uganko
Strokovnjaki pravijo, da bi njihove ugotovitve lahko privedle do boljšega razumevanja številnih možganskih motenj, od odvisnosti od drog do depresije.
Preiskovalci so z mišjimi modeli preučevali dopaminske nevrone v striatumu, predelu možganov, ki sodeluje tako pri gibanju kot pri učenju.
Pri ljudeh ti nevroni sproščajo dopamin, nevrotransmiter, ki nam omogoča izvajanje nalog, kot so hoja, govor in celo tipkanje po tipkovnici.
Ko ima oseba Parkinsonovo bolezen, dopaminske celice umrejo in izgubi se sposobnost lažjega gibanja. Sedanja Parkinsonova zdravila so predhodniki dopamina, ki jih celice v možganih nato pretvorijo v dopamin.
Po drugi strani pa je hiperaktivnost dopamina povezana z vedenjem, ki išče droge, saj okrepitev heroina, kokaina in amfetaminov ali posnemanje dopaminskih nevronov okrepi naučeno nagrado jemanja drog. Pogoji, kot so obsesivno-kompulzivna motnja, Tourettov sindrom in celo shizofrenija, so lahko povezani tudi z napačno regulacijo dopamina.
V aktualni številki časopisa Narava, Bernardo Sabatini in soavtorja Nicolas Tritsch in Jun Ding poročajo, da dopaminski nevroni srednjega možganov ne sproščajo le dopamina, temveč tudi še en nevrotransmiter, imenovan GABA, ki zmanjšuje nevronsko aktivnost.
Ta neslutena prisotnost GABA bi lahko pojasnila, zakaj bi obnavljanje samo dopamina lahko povzročilo začetne izboljšave pri bolnikih s Parkinsonovo boleznijo, ki bi sčasoma upadle, pravijo raziskovalci. In če GABA tvorijo iste celice, ki proizvajajo druge nevrotransmiterje, na primer serotonin, povezan z depresijo, bi bilo lahko podobno zdravljenje z enim žariščem iz istega razloga manj uspešno.
"Če to, kar smo našli pri miški, velja za človeka, potem je dopamin le polovica zgodbe," je dejal Sabatini.
Presenetljiva zgodba o GABA se je začela v laboratoriju Sabatini s serijo poskusov, namenjenih ugotavljanju, kaj se zgodi, ko celice sprostijo dopamin.
Znanstveniki so uporabili optogenetiko, močno tehniko, ki temelji na genetski manipulaciji za selektivno senzibilizacijo celic na svetlobo. V laboratorijskih posodah so raziskovalci testirali možgansko tkivo miši, ki so bile zasnovane tako, da kažejo aktivnost v dopaminskih nevronih.
Običajno bi bili v takšnih poskusih blokirani drugi nevrotransmiterji, da bi poudarili dopamin, toda Tritsch, podoktorski sodelavec v laboratoriju Sabatini, se je namesto tega odločil, da celico ohrani v čim bolj naravnem stanju.
Ko je Tritsch aktiviral dopaminske nevrone in preučil njihove učinke na striatalne nevrone, je seveda pričakoval, da bo opazil učinke sproščanja dopamina.
Namesto tega je videl hitro zaviranje striatnih nevronov, s čimer je jasno pokazal, da deluje še en nevrotransmiter - za katerega se je izkazalo, da deluje hitro delujoči GABA.
To je bilo tako nenavadno, da je skupina sprožila vrsto poskusov, ki so potrdili, da ti dopaminski nevroni sproščajo GABA neposredno.
Nato so raziskovalci preizkusili druge prenašalce, pri čemer so določili eno beljakovino, ki prevozi dopamin in številne druge nevrotransmiterje. Iz beljakovin, ki jih še ne razumejo, ta beljakovina - vezikularni transporter monoamina - tudi prevaža GABA.
»Zaradi tega je zdaj pomembno, da je vsaka manipulacija, ki je usmerila dopamin s ciljanjem na vezikularni transporter monoamina, spremenila tudi GABA. In nihče ni bil pozoren na to, "je dejal Sabatini.
»Vsak parkinsonovski model, pri katerem smo izgubili dopamin, je pravzaprav izgubil tudi GABA. Zato se moramo zdaj resnično vrniti nazaj in razmisliti: kateri od teh učinkov je posledica izgube GABA in kateri zaradi izgube dopamina? "
Anatol Kreitzer, pomočnik raziskovalca na Inštitutu za nevrološke bolezni Gladstone v San Franciscu, ki ni sodeloval v raziskavi, je ugotovitve označil za izjemne.
"Bilo je povsem nepričakovano," je dejal Kreitzer, ki je tudi docent za fiziologijo in nevrologijo na Kalifornijski univerzi v San Franciscu.
»Na molekularni ravni nihče ni zares pričakoval, da bodo dopaminski nevroni sproščali znatne količine GABA. Na funkcionalni ravni je presenetljivo, da lahko tudi ta glavni modulator plastičnosti v možganih, ki je tako pomemben za Parkinsonovo bolezen, za učenje in nagrade ter za druge psihiatrične bolezni, sprosti GABA. To postavlja vprašanje, kakšno vlogo ima GABA. "
GABA lahko zelo hitro spremeni električno stanje celic in zavira njihovo aktivnost, tako da postanejo manj razdražljive. Sabatini se sprašuje, ali bi izguba GABA v dopaminskih nevronih lahko pojasnila, zakaj se včasih pojavi hiperaktivnost po kronični izgubi teh nevronov.
Naslednji izziv bo raziskati, ali tudi drugi nevroni, ki izražajo vezikularni transporter monoamina, poleg nevrotransmiterjev, kot sta serotonin in noradrenalin, sproščajo tudi GABA.
Raziskovalci pravijo, da ugotovitev dokazuje naše še vedno infantilno znanje o fiziologiji možganov.
"Te ugotovitve poudarjajo, kako malo dejansko vemo o najosnovnejših značilnostih celične identitete v možganih," je dejal Sabatini.
Tritsch je dejal, da se je nekaj, kar se je začelo kot enostaven projekt za razumevanje dopamina, hitro spremenilo smer, z veliko zagoni in postanki na poti do novih vznemirljivih spoznanj.
"Lepo je postaviti hipotezo, jo preizkusiti, preveriti in se vse postaviti na svoje mesto," je dejal. "Toda biologija redko deluje tako."
Vir: Univerza Harvard
