Uusi lähestymistapa voi säästää aivosoluja neurodegeneratiivisissa sairauksissa
Neurodegeneratiiviset sairaudet, kuten Alzheimerin ja Huntingtonin taudit, jakavat aivosoluvaurioiden mekanismin, joka voisi tarjota uuden hoidon kohteen ihmis soluissa ja hiirissä tehdyn uuden tutkimuksen mukaan.
Äskettäin Luonto-neurotiede Tutkimuksessa kuvataan, kuinka tutkijat paljastivat mekanismin ja kuinka se johtaa neuronien tai hermosolujen kuolemaan.
"Olemme tunnistaneet potentiaalisen uuden tavan vähentää hermosolujen kuolemaa useissa sairauksissa, joille on ominaista tällainen menetys", sanoo vanhempi tutkimuksen kirjoittaja Daria Mochly-Rosen, kemian ja systeemibiologian professori Stanfordin yliopistokoulusta lääketieteen laitoksesta Kaliforniassa.
Mekanismiin kuuluvat mikroglia ja astrosyytit, kahden tyyppiset solut, jotka yleensä auttavat suojaamaan hermosoluja tai hermosoluja.
Microglia ja astrosyytit ovat gliasoluja, tietyntyyppisiä soluja, joita tutkijat pitivät aikoinaan "hermoston liimana".
Näin ei kuitenkaan enää ole, kun tutkijat havaitsevat yhä enemmän, että gliasoluilla on tärkeä rooli aivojen kehityksessä ja toiminnassa.
Astrosyyttien täyttämien monien tehtävien joukossa on määrittää neuronien keskenään tekemien yhteyksien määrä ja sijainti. Nämä gliasolut vapauttavat myös erilaisia kemikaaleja, kuten kasvutekijöitä ja aineenvaihdunnalle välttämättömiä aineita.
Sillä välin mikroglia etsii kudosvaurion merkkejä ja poistaa tekijät, jotka voivat aiheuttaa sen, mukaan lukien taudinaiheuttajat ja fragmentit tai roskat hermosoluista.
Gliasolut ja neurodegeneratiivinen sairaus
Myrkyllisten proteiinien kertyminen aivosoluihin on nyt tunnettu neurodegeneratiivisten sairauksien, kuten Alzheimerin, Huntingtonin ja amyotrofisen lateraaliskleroosin (ALS) tunnusmerkki.
Myrkyllisen proteiinin kertyminen estää hermosoluja toimimasta kunnolla ja laukaisee lopulta niiden kuoleman.
Tutkimusasiakirjassaan kirjoittajat kuvaavat myös toisen, vähemmän tunnetun piirteen neurodegeneratiivisista sairauksista. Tämä ominaisuus on gliasolujen aktivointi "tilaan, joka laukaisee tulehdustekijöiden lisääntyneen erityksen".
Tämä gliasolujen aktivaatio puolestaan johtaa sarjaan prosesseja, jotka myös vahingoittavat hermosoluja. Tutkijat sanovat tämän mekanismien kokoelman "neuroinflammatioksi".
Tutkijat ovat olettaneet, että gliasolujen aiheuttama neuroinflammation laukaisija oli hermosolujen läsnäolo.
Esimerkiksi eläintutkimukset ovat osoittaneet, että aivovamman seurauksena mikroglia voi aktivoida astrosyytit A1-nimiseen tilaan ja aiheuttaa lisää vaurioita ja kuolemaa hermosoluille.
Tämän mekanismin laukaisu oli kuitenkin epäselvä, samoin kuin onko olemassa yhdisteitä, jotka voivat estää astrosyytit pääsemästä hyperaktiiviseen A1-tilaan. Nämä ovat kysymyksiä, joihin uudessa tutkimuksessa pyrittiin vastaamaan.
Mitokondriot ja heidän odottamaton käyttäytyminen
Tutkimalla mikrogliaa tutkijat osoittivat, että tulehduksen vahingollinen, noidankehä voi kehittyä myös silloin, kun hermosoluja ei ole poistettavissa. Joten he menivät etsimään laukaisinta. He löysivät sen utelias muodossa mitokondrioiden käyttäytymisestä.
Mitokondriot ovat pieniä solujen sisällä olevia voimalaitoksia, jotka tuottavat energiaa soluille proteiinien valmistamiseksi ja niiden eri toimintojen suorittamiseksi. Tyypillinen solu voi sisältää tuhansia mitokondrioita.
Joukkue havaitsi yllätykseksi, että nämä pienet solukomponentit näyttävät kykenevän lähettämään kuolemasignaaleja solujen välillä.
Mitokondriot ovat jatkuvassa dynaamisessa tilassa, jonka koko, muoto ja sijainti muuttuu soluissa. Ne hajoavat ja kokoontuvat jatkuvan fissio- ja fuusio-prosessin aikana, ja näiden kahden prosessin välinen tasapaino voi määrittää, kuinka hyvin mitokondriot toimivat solujen sisällä.
Liian suuri fuusio saa mitokondriot menettämään ketteryytensä; liikaa fissiota ja ne pirstoutuvat toimiakseen.
Vaikuttaa siltä, että neurodegeneratiivisen taudin takana olevat myrkylliset proteiinit voivat herättää hyperaktiivisuutta Drp1: ssä, entsyymissä, joka on välttämätön fissio-fuusio-tasapainon ylläpitämiseksi mitokondrioissa.
Aikaisemmissa tutkimuksissa Mochly-Rosen ja hänen tiiminsä havaitsivat, että hoito peptidillä tai pienellä proteiinilla, P110, voi vähentää mitokondrioiden fissiota ja siitä johtuvaa soluvauriota, jonka hyperaktiivinen Drp1 aiheuttaa.
Vähentää tulehdusta ja hermosolujen kuolemaa
Uudessa tutkimuksessa tutkijat havaitsivat, että hiirien useiden kuukausien hoito P110: llä vähensi mikroglia- ja astrosyyttiaktiivisuutta ja tulehdusta eläinten aivoissa.
Lisäkokeissa viljellyillä soluilla joukkue havaitsi, että sekä mikroglia että astrosyytit voivat karkottaa vahingoittuneet mitokondriot ympäristöönsä ja että ne voivat vahingoittaa ja tappaa neuroneja. Nämä kokeet osoittivat myös, että P110 voi estää tämän.
Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että terveet solut voivat myös karkottaa mitokondrioita, eikä tämä aiheuta haittaa. Tulehtunut mikroglia ja astrosyytit karkottivat kuitenkin vaurioituneita mitokondrioita, jotka olivat tappavia läheisille hermosoluille.
Ryhmä havaitsi, että P110 pystyi estämään mitokondrioiden pirstoutumisen mikroglian ja astrosyyttien sisällä tarpeeksi vähentämään merkittävästi hermosolujen kuolemaa.
Tutkijat jatkavat nyt tutkimuksia selvittääkseen tarkalleen, kuinka gliasoluista karkotetut vaurioituneet mitokondrit aiheuttavat neuronien kuoleman.
