Jauna pieeja var ietaupīt smadzeņu šūnas neirodeģeneratīvajās slimībās
Saskaņā ar jauniem pētījumiem par cilvēka šūnām un pelēm neirodeģeneratīvām slimībām, piemēram, Alcheimera un Hantingtona, ir kopīgs smadzeņu šūnu bojājumu mehānisms, kas varētu piedāvāt jaunu ārstēšanas mērķi.
Nesen Dabas neirozinātne pētījumā aprakstīts, kā pētnieki atklāja mehānismu un kā tas noved pie neironu vai nervu šūnu nāves.
"Mēs esam identificējuši potenciālu jaunu veidu, kā samazināt nervu šūnu nāvi vairākās slimībās, kurām raksturīgi šādi zaudējumi," saka vecākā pētījuma autore Daria Mochly-Rosen, Ph.D., Stenfordas Universitātes skolas ķīmijas un sistēmu bioloģijas profesore medicīnas zinātne Kalifornijā.
Mehānisms ietver mikroglijas un astrocītus, divu veidu šūnas, kas parasti palīdz aizsargāt neironus vai nervu šūnas.
Mikroglija un astrocīti ir glijas šūnas - šūnu veids, ko zinātnieki savulaik uzskatīja par “nervu sistēmas līmi”.
Tomēr tas tā vairs nav, jo pētnieki arvien vairāk atklāj, ka gliālajām šūnām ir būtiska loma smadzeņu attīstībā un darbībā.
Starp daudzajiem darbiem, ko veic astrocīti, ir noteikt neironu savstarpējo savienojumu skaitu un atrašanās vietas. Šīs glijas šūnas izdala arī dažādas ķīmiskas vielas, piemēram, augšanas faktorus un vielas, kas nepieciešamas metabolismam.
Tikmēr mikroglija novēro audu traumu pazīmes un attīra līdzekļus, kas to var izraisīt, ieskaitot slimības patogēnus un neironu fragmentus vai gružus.
Glijas šūnas un neirodeģeneratīvā slimība
Toksisko olbaltumvielu uzkrāšanās smadzeņu šūnās tagad ir labi pazīstama neirodeģeneratīvo slimību pazīme, piemēram, Alcheimera, Hantingtona un amiotrofiskā laterālā skleroze (ALS).
Toksisko olbaltumvielu uzkrāšanās aptur nervu šūnu pareizu darbību un galu galā izraisa to nāvi.
Savā pētījumā autori apraksta arī citu, mazāk pazīstamu, neirodeģeneratīvo slimību pazīmi. Šī iezīme ir gliālo šūnu aktivizēšana “stāvoklī, kas izraisa paaugstinātu iekaisuma faktoru sekrēciju”.
Šī glijas šūnu aktivizēšana savukārt noved pie virknes procesu, kas bojā arī neironus. Zinātnieki šo mehānismu kolekciju sauc par “neiroinflammation”.
Pētnieki ir pieņēmuši, ka gliālo šūnu neiroinflammācijas izraisītājs bija neironu atlūzu klātbūtne.
Piemēram, pētījumi ar dzīvniekiem ir parādījuši, ka pēc smadzeņu traumas mikroglija var aktivizēt astrocītus stāvoklī, ko sauc par A1, un izraisīt neironiem papildu bojājumus un nāvi.
Tomēr šī mehānisma izraisītājs nebija skaidrs, tāpat kā tas, vai ir savienojumi, kas var apturēt astrocītu iekļūšanu hiperaktīvajā A1 stāvoklī. Šie ir jautājumi, kurus centās risināt jaunais pētījums.
Mitohondrijas un viņu negaidītā uzvedība
Pārbaudot mikrogliju, pētnieki parādīja, ka kaitīgais, apburtais iekaisuma loks var attīstīties arī tad, ja nav neironu bitu, kas varētu notīrīt. Tātad, viņi devās meklēt sprūdu. Viņi to atrada kuriozā mitohondriju uzvedības formā.
Mitohondriji ir niecīgas spēkstacijas šūnu iekšienē, kas ražo enerģiju šūnām olbaltumvielu ražošanai un dažādu funkciju veikšanai. Tipiskā šūna var saturēt tūkstošiem mitohondriju.
Komanda par pārsteigumu atklāja, ka šie sīkie šūnu komponenti, šķiet, spēj nosūtīt nāves signālus starp šūnām.
Mitohondriji ir nepārtraukti dinamiskā stāvoklī, mainot izmēru, formu un atrašanās vietu šūnās. Viņi sadrumstalojas un atkal apvienojas nemainīgas dalīšanās un saplūšanas procesā, un līdzsvars starp šiem diviem procesiem var noteikt, cik labi mitohondriji darbojas šūnu iekšienē.
Pārāk daudz saplūšanas liek mitohondrijiem zaudēt veiklību; pārāk daudz skaldīšanas, un tie kļūst pārāk sadrumstaloti, lai darbotos.
Šķiet, ka toksiskās olbaltumvielas, kas atrodas neirodeģeneratīvās slimības pamatā, var stimulēt hiperaktivitāti Drp1 - fermentā, kas nepieciešams, lai mitohondrijos saglabātu skaldīšanas un kodolsintēzes līdzsvaru.
Iepriekšējos pētījumos Mochly-Rosen un viņas komanda atklāja, ka ārstēšana ar peptīdu vai nelielu olbaltumvielu P110 var samazināt mitohondriju skaldīšanu un no tā izrietošos šūnu bojājumus, ko izraisa hiperaktīvs Drp1.
Samazināts iekaisums un neironu nāve
Jaunajā pētījumā pētnieki atklāja, ka, ārstējot peles vairāku mēnešu laikā ar P110, dzīvnieku smadzenēs samazinājās mikroglia un astrocītu aktivitāte un iekaisums.
Turpmākajos eksperimentos, izmantojot kultivētas šūnas, komanda atklāja, ka gan mikroglia, gan astrocīti var izraidīt bojātos mitohondrijus savā apkārtnē un ka tie var sabojāt un nogalināt neironus. Šie eksperimenti arī parādīja, ka P110 to var bloķēt.
Jaunākie pētījumi ir parādījuši, ka veselās šūnas var arī izraidīt mitohondrijus un ka tas nerada kaitējumu. Tomēr iekaisušie mikroglijas un astrocīti padzina bojātos mitohondrijus, kas tuvējo neironu dēļ bija nāvējoši.
Komanda atklāja, ka P110 spēja pietiekami bloķēt mitohondriju sadrumstalotību mikroglijās un astrocītos, lai ievērojami samazinātu neironu nāvi.
Pētnieki tagad turpina savus pētījumus, lai precīzi noskaidrotu, kā no glijas šūnām izstumtie bojātie mitohondriji izraisa neironu nāvi.
