Η νέα προσέγγιση μπορεί να σώσει τα εγκεφαλικά κύτταρα σε νευροεκφυλιστικές ασθένειες
Οι νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως το Αλτσχάιμερ και το Χάντινγκτον, μοιράζονται έναν μηχανισμό βλάβης των εγκεφαλικών κυττάρων που θα μπορούσε να προσφέρει έναν νέο στόχο για θεραπεία, σύμφωνα με νέα έρευνα σε ανθρώπινα κύτταρα και ποντίκια.
Πρόσφατο Φύση Νευροεπιστήμη Η μελέτη περιγράφει πώς οι ερευνητές αποκάλυψαν τον μηχανισμό και πώς οδηγεί σε θάνατο νευρώνων ή νευρικών κυττάρων.
«Έχουμε εντοπίσει έναν πιθανό νέο τρόπο μείωσης του θανάτου των νευρικών κυττάρων σε ορισμένες ασθένειες που χαρακτηρίζονται από τέτοιες απώλειες», λέει η ανώτερη συγγραφέας της μελέτης Daria Mochly-Rosen, Ph.D., καθηγήτρια χημείας και βιολογίας συστημάτων στο Πανεπιστήμιο του Stanford University Ιατρικής, στην Καλιφόρνια.
Ο μηχανισμός περιλαμβάνει μικρογλοία και αστροκύτταρα, δύο τύπους κυττάρων που συνήθως βοηθούν στην προστασία νευρώνων ή νευρικών κυττάρων.
Τα μικρογλοία και τα αστροκύτταρα είναι γλοιακά κύτταρα, ένας τύπος κυττάρου που οι επιστήμονες κάποτε θεωρούσαν ως «κόλλα του νευρικού συστήματος».
Αυτό δεν συμβαίνει πλέον, καθώς οι ερευνητές ανακαλύπτουν όλο και περισσότερο ότι τα γλοιακά κύτταρα διαδραματίζουν ζωτικό ρόλο στην ανάπτυξη και τη λειτουργία του εγκεφάλου.
Μεταξύ των πολλών εργασιών που ασκούν τα αστροκύτταρα είναι ο προσδιορισμός του αριθμού και των θέσεων των συνδέσεων που κάνουν οι νευρώνες μεταξύ τους. Αυτά τα γλοιακά κύτταρα απελευθερώνουν επίσης διάφορες χημικές ουσίες, όπως παράγοντες ανάπτυξης και ουσίες απαραίτητες για το μεταβολισμό.
Εν τω μεταξύ, τα μικρογλοιά παρακολουθούν σημάδια τραυματισμού ιστού και απομακρύνουν παράγοντες που μπορεί να το προκαλέσουν, συμπεριλαμβανομένων παθογόνων νόσων και θραυσμάτων ή υπολειμμάτων από νευρώνες.
Γλοιακά κύτταρα και νευροεκφυλιστική ασθένεια
Η συσσώρευση τοξικών πρωτεϊνών μέσα στα εγκεφαλικά κύτταρα είναι πλέον ένα πολύ γνωστό χαρακτηριστικό γνώρισμα νευροεκφυλιστικών ασθενειών, όπως το Alzheimer, το Huntington's και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS).
Η συσσώρευση τοξικών πρωτεϊνών σταματά τα νευρικά κύτταρα να λειτουργούν σωστά και τελικά προκαλεί το θάνατό τους.
Στο έγγραφο μελέτης τους, οι συγγραφείς περιγράφουν επίσης ένα άλλο, λιγότερο γνωστό, χαρακτηριστικό των νευροεκφυλιστικών ασθενειών. Αυτό το χαρακτηριστικό είναι η ενεργοποίηση των γλοιακών κυττάρων «σε κατάσταση που προκαλεί αυξημένη έκκριση προφλεγμονωδών παραγόντων».
Αυτή η ενεργοποίηση των γλοιακών κυττάρων, με τη σειρά της, οδηγεί σε μια σειρά διαδικασιών που καταστρέφουν επίσης τους νευρώνες. Οι επιστήμονες ονομάζουν αυτή τη συλλογή μηχανισμών «νευροφλεγμονή».
Οι ερευνητές υποθέτουν ότι η αιτία για τη νευροφλεγμονή από τα γλοιακά κύτταρα ήταν η παρουσία συντριμμάτων από νευρώνες.
Μελέτες σε ζώα, για παράδειγμα, έχουν δείξει ότι, μετά από εγκεφαλικό τραυματισμό, η μικρογλοία μπορεί να ενεργοποιήσει τα αστροκύτταρα σε μια κατάσταση που ονομάζεται Α1 και να προκαλέσει περαιτέρω βλάβη και θάνατο στους νευρώνες.
Ωστόσο, η σκανδάλη για αυτόν τον μηχανισμό ήταν ασαφής, όπως και αν υπάρχουν ενώσεις που μπορούν να εμποδίσουν τα αστροκύτταρα να εισέλθουν στην υπερδραστήρια κατάσταση Α1. Αυτά είναι τα ερωτήματα που προσπάθησε να εξετάσει η νέα μελέτη.
Τα μιτοχόνδρια και η απροσδόκητη συμπεριφορά τους
Κατά την εξέταση της μικρογλοίας, οι ερευνητές έδειξαν ότι ο βλαβερός, φαύλος κύκλος της φλεγμονής μπορεί επίσης να αναπτυχθεί όταν δεν υπάρχουν κομμάτια νευρώνα που να καθαρίζονται. Έτσι, έψαχναν μια σκανδάλη. Το βρήκαν σε μια περίεργη μορφή μιτοχονδριακής συμπεριφοράς.
Τα μιτοχόνδρια είναι μικροσκοπικοί σταθμοί παραγωγής ενέργειας εντός των κυττάρων που παράγουν ενέργεια για τα κύτταρα να παράγουν πρωτεΐνες και να εκτελούν τις διάφορες λειτουργίες τους. Ένα τυπικό κύτταρο μπορεί να περιέχει χιλιάδες μιτοχόνδρια.
Αυτό που ανακάλυψε η ομάδα, για την έκπληξή τους, ήταν ότι αυτά τα μικροσκοπικά συστατικά των κυττάρων φαίνεται να στέλνουν σήματα θανάτου μεταξύ των κυττάρων.
Τα μιτοχόνδρια βρίσκονται σε συνεχή δυναμική κατάσταση μεταβαλλόμενου μεγέθους, σχήματος και θέσης εντός των κελιών. Κατακερματίζονται και επανασυναρμολογούνται σε μια διαδικασία συνεχούς σχάσης και σύντηξης, και η ισορροπία μεταξύ αυτών των δύο διαδικασιών μπορεί να καθορίσει πόσο καλά λειτουργούν τα μιτοχόνδρια μέσα στα κύτταρα.
Η υπερβολική σύντηξη προκαλεί τα μιτοχόνδρια να χάσουν την ευθραυστότητά τους. πάρα πολύ σχάση και γίνονται πολύ κατακερματισμένα για να λειτουργήσουν.
Φαίνεται ότι οι τοξικές πρωτεΐνες πίσω από τη νευροεκφυλιστική νόσο μπορούν να προκαλέσουν υπερκινητικότητα στο Drp1, ένα ένζυμο που είναι απαραίτητο για τη διατήρηση της ισορροπίας σχάσης-σύντηξης στα μιτοχόνδρια.
Σε προηγούμενες μελέτες, η Mochly-Rosen και η ομάδα της διαπίστωσαν ότι η θεραπεία με το πεπτίδιο ή μικρή πρωτεΐνη, P110, μπορεί να μειώσει τη μιτοχονδριακή σχάση και την επακόλουθη βλάβη των κυττάρων που προκαλεί το υπερδραστικό Drp1.
Μειωμένη φλεγμονή και θάνατος νευρώνων
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η θεραπεία ποντικών για αρκετούς μήνες με P110 μείωσε τη μικρογλοία και τη δραστηριότητα των αστροκυττάρων και τη φλεγμονή στον εγκέφαλο των ζώων.
Σε περαιτέρω πειράματα με χρήση καλλιεργημένων κυττάρων, η ομάδα διαπίστωσε ότι τόσο τα μικρογλοία όσο και τα αστροκύτταρα μπορούν να εκδιώξουν τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια στο περιβάλλον τους και ότι αυτά μπορούν να βλάψουν και να σκοτώσουν τους νευρώνες. Αυτά τα πειράματα έδειξαν επίσης ότι το P110 μπορεί να το εμποδίσει.
Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι τα υγιή κύτταρα μπορούν επίσης να εκδιώξουν τα μιτοχόνδρια και ότι αυτό δεν προκαλεί βλάβη. Ωστόσο, τα φλεγμονώδη μικρογλοία και τα αστροκύτταρα αποβάλλουν τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια, τα οποία ήταν θανατηφόρα για τους κοντινούς νευρώνες.
Η ομάδα διαπίστωσε ότι το P110 μπόρεσε να εμποδίσει τον κατακερματισμό των μιτοχονδρίων μέσα στα μικρογλοία και τα αστροκύτταρα αρκετά ώστε να μειώσει σημαντικά το θάνατο των νευρώνων.
Οι ερευνητές συνεχίζουν τώρα τις έρευνές τους για να μάθουν πώς ακριβώς τα κατεστραμμένα μιτοχόνδρια που εκδιώχθηκαν από τα γλοιακά κύτταρα προκαλούν το θάνατο των νευρώνων.
