Harvardska studija miša može vam pomoći objasniti Parkinsonovu zagonetku

Istraživači s Harvard Medical School možda su riješili misterij zašto je standardni tretman Parkinsonove bolesti često učinkovit samo u ograničenom vremenskom razdoblju.

Stručnjaci kažu kako bi njihovi nalazi mogli dovesti do boljeg razumijevanja mnogih poremećaja mozga, od ovisnosti o drogama do depresije.

Istražitelji su koristili modele miša za proučavanje dopaminskih neurona u striatumu, dijelu mozga koji je uključen i u kretanje i u učenje.

Kod ljudi ti neuroni oslobađaju dopamin, neurotransmiter koji nam omogućuje izvršavanje zadataka poput hodanja, govora, pa čak i tipkanja na tipkovnici.

Kada osoba ima Parkinsonovu bolest, dopaminske stanice umiru i sposobnost da se lako pokrene se gubi. Trenutni Parkinsonovi lijekovi preteča su dopamina koji se zatim stanice u mozgu pretvaraju u dopamin.

S druge strane, hiperaktivnost dopamina povezana je s ponašanjima u potrazi za drogom jer se pojačavaju heroin, kokain i amfetamin ili oponašaju dopaminske neurone, što u konačnici pojačava naučenu nagradu za uzimanje droga. Stanja kao što su opsesivno-kompulzivni poremećaj, Tourettov sindrom, pa čak i shizofrenija također mogu biti povezana s pogrešnom regulacijom dopamina.

U aktualnom broju časopisa Priroda, Bernardo Sabatini i koautori Nicolas Tritsch i Jun Ding izvještavaju da dopaminski neuroni srednjeg mozga ne oslobađaju samo dopamin već i drugi neurotransmiter zvan GABA, koji smanjuje neuronsku aktivnost.

Ova neslućena prisutnost GABA mogla bi objasniti zašto bi obnavljanje samo dopamina moglo prouzročiti da početna poboljšanja kod Parkinsonovih pacijenata na kraju nestanu, kažu istraživači. A ako GABA stvaraju iste stanice koje proizvode druge neurotransmitere, poput serotonina povezanog s depresijom, slični postupci s jednim fokusom mogu biti manje uspješni iz istog razloga.

"Ako se ono što smo pronašli kod miša odnosi na čovjeka, onda je dopamin samo pola priče", rekao je Sabatini.

Iznenađujuća priča o GABA započela je u laboratoriju Sabatini serijom eksperimenata osmišljenih kako bi se vidjelo što se događa kad stanice oslobode dopamin.

Znanstvenici su koristili optogenetiku, moćnu tehniku ​​koja se oslanja na genetsku manipulaciju za selektivnu senzibilizaciju stanica na svjetlost. U laboratorijskim jelima istraživači su testirali moždano tkivo miševa stvorenih da pokažu aktivnost u dopaminskim neuronima.

Tipično u takvim eksperimentima, drugi bi neurotransmiteri bili blokirani kako bi se istaknuo dopamin, ali Tritsch, postdoktorand u laboratoriju Sabatini, umjesto toga odlučio je zadržati stanicu u što prirodnijem stanju.

Kad je Tritsch aktivirao dopaminske neurone i ispitao njihov učinak na striatalne neurone, prirodno je očekivao da će promatrati učinke oslobađanja dopamina.

Umjesto toga, vidio je brzu inhibiciju striatalnih neurona, dajući do znanja da je na djelu još jedan neurotransmiter - za koji se ispostavilo da je GABA s brzim djelovanjem.

To je bilo toliko neobično da je tim pokrenuo niz eksperimenata koji su potvrdili da GABA oslobađaju izravno ti dopaminski neuroni.

Zatim su istraživači testirali druge transportere, nulirajući jedan protein koji prevozi dopamin i niz drugih neurotransmitera. Iz razloga koji još ne razumiju, ovaj protein - vezikularni transporter monoamina - također transportira GABA.

“Ono što je ovo sada važno jest da je svaka manipulacija koja je usmjerila dopamin ciljanjem vezikularnog transportera monoamina promijenila i GABA. I nitko na to nije obratio pažnju ", rekao je Sabatini.

„Svaki Parkinsonov model koji imamo u kojem smo izgubili dopamin zapravo je izgubio i GABA. Stoga se stvarno moramo vratiti i razmisliti: Koji su od ovih učinaka posljedica gubitka GABA, a koji gubitka dopamina? "

Anatol Kreitzer, pomoćnik istražitelja s Instituta za neurološke bolesti Gladstone u San Franciscu, koji nije bio uključen u istraživanje, nalaze je nazvao izvanrednim.

"Bilo je potpuno neočekivano", rekao je Kreitzer, koji je ujedno i docent za fiziologiju i neurologiju na Kalifornijskom sveučilištu u San Franciscu.

“Na molekularnoj razini, nitko zapravo nije očekivao da dopaminski neuroni oslobađaju značajne količine GABA. Na funkcionalnoj razini iznenađuje da ovaj glavni modulator plastičnosti u mozgu, koji je toliko važan za Parkinsonovu bolest, učenje i nagrade te za druge psihijatrijske bolesti, također može osloboditi GABA. To postavlja pitanje koju ulogu ima GABA. "

GABA može vrlo brzo promijeniti električno stanje stanica, inhibirajući njihovu aktivnost čineći ih manje uzbudljivima. Sabatini se pita bi li gubitak GABA u dopaminskim neuronima mogao objasniti zašto se hiperaktivnost ponekad vidi nakon kroničnog gubitka tih neurona.

Sljedeći će izazov biti istražiti da li i drugi neuroni koji eksprimiraju vezikularni transporter monoamina također oslobađaju GABA uz neurotransmitere poput serotonina i noradrenalina.

Istraživači kažu kako ovo otkriće pokazuje naše još infantilno znanje o fiziologiji mozga.

"Ova otkrića ističu koliko zapravo zapravo malo znamo o najosnovnijim značajkama staničnog identiteta u mozgu", rekao je Sabatini.

Tritsch je rekao da je ono što je započelo kao izravni projekt razumijevanja dopamina brzo promijenilo smjer, s puno pokretanja i zaustavljanja na putu do novih uzbudljivih otkrića.

"Može biti lijepo iznijeti hipotezu, testirati je, provjeriti i sve sjesti na svoje mjesto", rekao je. "Ali biologija rijetko djeluje na taj način."

Izvor: Sveučilište Harvard