Harvardi hiireuuring võib aidata selgitada Parkinsoni mõistatust
Eksperdid ütlevad, et nende leiud võivad aidata paremini mõista paljusid ajukahjustusi, alates narkomaaniast kuni depressioonini.
Uurijad kasutasid hiire mudeleid striatumi dopamiini neuronite uurimiseks - aju piirkonnas, mis on seotud nii liikumise kui õppimisega.
Inimestes vabastavad need neuronid dopamiini, neurotransmitterit, mis võimaldab meil täita selliseid ülesandeid nagu kõndimine, rääkimine ja isegi klaviatuuril tippimine.
Kui inimesel on Parkinsoni tõbi, surevad dopamiinirakud ja kaob võime liikumist hõlpsalt algatada. Praegused Parkinsoni ravimid on dopamiini eelkäijad, mis seejärel aju rakkude poolt dopamiiniks muudetakse.
Teiselt poolt seostatakse dopamiini hüperaktiivsust narkootikumide otsimise käitumisega, kuna heroiin, kokaiin ja amfetamiinid elavdavad või jäljendavad dopamiini neuroneid, tugevdades lõppkokkuvõttes uimastite tarvitamist. Sellised seisundid nagu obsessiiv-kompulsiivne häire, Tourette'i sündroom ja isegi skisofreenia võivad olla seotud ka dopamiini vale reguleerimisega.
Ajakirja praeguses väljaandes Loodus, Bernardo Sabatini ning kaasautorid Nicolas Tritsch ja Jun Ding teatavad, et aju kesk dopamiini neuronid vabastavad lisaks dopamiinile ka teise neurotransmitteri nimega GABA, mis vähendab neuronite aktiivsust.
Teadlaste sõnul võib selline GABA kahtlustamatu esinemine selgitada, miks ainult dopamiini taastamine võib Parkinsoni tõvega patsientide esialgse paranemise lõpuks kahaneda. Ja kui GABA-d valmistavad samad rakud, mis toodavad muid neurotransmittereid, näiteks depressiooniga seotud serotoniini, võivad sarnased ühe fookusega ravimeetodid olla samal põhjusel vähem edukad.
"Kui see, mida me hiirest leidsime, kehtib ka inimese kohta, siis dopamiin on ainult pool lugu," ütles Sabatini.
Üllatav GABA lugu sai alguse Sabatini laboris katseseeriaga, mille eesmärk oli näha, mis juhtub, kui rakud vabastavad dopamiini.
Teadlased kasutasid optogeneetikat - võimsat tehnikat, mis tugineb geneetilisele manipuleerimisele, et rakud valikuliselt sensibiliseerida. Laboratoorsetes roogades testisid teadlased hiirte ajukude, mis olid konstrueeritud näitama aktiivsust dopamiini neuronites.
Tavaliselt blokeeritakse dopamiini esiletõstmiseks teised neurotransmitterid, kuid Sabatini labori järeldoktor Tritsch otsustas selle asemel rakku hoida võimalikult loomulikus olekus.
Kui Tritsch aktiveeris dopamiini neuronid ja uuris nende mõju striataalsetele neuronitele, eeldas ta loomulikult dopamiini vabanemise mõju jälgimist.
Selle asemel nägi ta striataalsete neuronite kiiret pärssimist, tehes selgeks, et töötab veel üks neurotransmitter - mis osutus kiiretoimeliseks GABA-ks.
See oli nii ebatavaline, et meeskond käivitas rea katseid, mis kinnitasid, et need dopamiini neuronid vabastasid GABA otse.
Seejärel testisid teadlased teisi transportereid, nullides ühe valgu, mis viib dopamiini, ja paljude teiste neurotransmitterite abil. Põhjustel, mida nad veel ei mõista, süstib see valk - vesikulaarne monoamiini transporter - ka GABA-d.
"Selle teeb nüüd oluliseks see, et iga manipulatsioon, mis on suunatud vesikulaarse monoamiini transporterile suunatud dopamiinile, on muutnud ka GABA-d. Ja keegi pole sellele tähelepanu pööranud, ”ütles Sabatini.
"Iga Parkinsoni mudel, mis meil dopamiini kaotanud on, on ka GABA kaotanud. Nii et peame tõesti nüüd tagasi minema ja mõtlema: Millised neist mõjudest tulenevad GABA kaotusest ja millised dopamiini kadumisest? "
San Franciscos asuva Gladstone'i neuroloogiliste haiguste instituudi uurija abi Anatol Kreitzer, kes ei osalenud uuringutes, nimetas leide tähelepanuväärseks.
"See oli täiesti ootamatu," ütles Kreitzer, kes on ka San Francisco California ülikooli füsioloogia ja neuroloogia dotsent.
"Molekulaarsel tasandil ei eeldanud keegi, et dopamiini neuronid vabastaksid märkimisväärses koguses GABA-d. Funktsionaalsel tasandil on üllatav, et see peamine aju plastilisuse modulaator, mis on Parkinsoni tõve, õppimise ja tasustamise ning teiste psühhiaatriliste haiguste jaoks nii kriitiline, võib samuti vabastada GABA-d. See tõstatab küsimuse, milline roll on GABA-l. "
GABA suudab rakkude elektrilist olekut väga kiiresti muuta, pidurdades nende aktiivsust, muutes need vähem erutatavaks. Sabatini küsib, kas GABA kadu dopamiini neuronites võib selgitada, miks hüperaktiivsust mõnikord pärast nende neuronite kroonilist kadu täheldatakse.
Järgmine ülesanne on uurida, kas teised vesikulaarse monoamiini transporterit ekspresseerivad neuronid vabastavad lisaks neurotransmitteritele nagu serotoniin ja noradrenaliin ka GABA-d.
Teadlaste sõnul näitavad leiud meie endiselt infantiilseid teadmisi aju füsioloogiast.
"Need leiud toovad esile, kui vähe me tegelikult aju rakuidentiteedi kõige põhijoonte kohta teame," ütles Sabatini.
Tritsch ütles, et see sai alguse otsesest projektist dopamiini mõistmiseks, muutes kiiresti suunda, paljude põnevate uute avastuste leidmiseks oli palju alustamisi ja peatusi.
"Võib olla tore hüpoteesi välja mõelda, seda testida, kontrollida ja kõik paika loksuda," ütles ta. "Kuid bioloogia töötab nii harva."
Allikas: Harvardi ülikool
