Γνώρισε τον μυστικό φύλακα του εγκεφάλου σου
Φαντάσου ότι αυτή τη στιγμή, μέσα στο κρανίο σου, δισεκατομμύρια νευρώνες παίζουν συνέχεια ένα παιχνίδι αποδοχής ή απόρριψης. Ρουφάνε θρεπτικά συστατικά, μόρια σηματοδότησης, ακόμα και κομματάκια από την ίδια τους την επιφάνεια. Οι επιστήμονες το λένε ενδοκύττωση — και είναι απαραίτητο για τη μάθηση, τη μνήμη, την καλή λειτουργία των νευρώνων.
Μέχρι τώρα, κανείς δεν καταλάβαινε πώς ακριβώς τα ελεγχαν.
Τι είναι αυτός ο μικρός φύλακας;
Πρόκειται για ένα σκελετό που ονομάζεται membrane-associated periodic skeleton, δηλαδή MPS. Φαντάσου ένα πλέγμα ακριβώς κάτω από την επιφάνεια των νευρώνων, φτιαγμένο από επαναλαμβανόμενους δακτυλίους πρωτεϊνών.
Για χρόνια, οι επιστήμονες νόμιζαν ότι το MPS ήταν απλά ένα παθητικό στήριγμα — σαν τη σκαλωσιά σε ένα κτίριο. Κράταγε τα κύτταρα σε σχήμα, αλλά δεν έκανε τίποτα άλλο.
Νέα έρευνα, που δημοσιεύτηκε στο Science Advances, αποκαλύπτει ότι το MPS είναι πολύ περισσότερο από σκελετός.
Βλέποντας τον κόσμο της νανοκλίμακας
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τεχνολογία αιχμής. Μιλάμε για υπερ-υψηλής ανάλυσης μικροσκοπία που βλέπει πράγματα σε νανοκλίμακα — περίπου 10.000 φορές μικρότερα από μια ανθρώπινη τρίχα.
Έτσι βρήκαν το εξής: όταν διέκοψαν το MPS, οι νευρώνες άρχισαν να ρουφάνε υλικό πολύ πιο γρήγορα. Άρα το MPS λειτουργεί σαν φρένο — επιβραδύνει τα πράγματα.
Αλλά βρήκαν κάτι ακόμα πιο εντυπωσιακό. Η δομή μπορεί να συμβάλει στην ίδια της την καταστροφή. Πιο γρήγορη ενδοκύττωση αποδυνάμωνε το πλέγμα, κάτι που ξεκινούσε έναν φαύλο κύκλο. Περισσότερη πρόσληψη σήμαινε περισσότερα μόρια που έλεγαν στις πρωτεΐνες να κόψουν κομμάτια του σκελετού, κάτι που άνοιγε ακόμα περισσότερες εισόδους, κάτι που επέτρεπε ακόμα περισσότερα να μπουν μέσα.
Ο επικεφαλής ερευνητής Ruobo Zhou το περιέγραψε τέλεια: «Σκέφου το σαν έναν φύλακα. Κρατάει ένα φυσικό εμπόδιο, δεν αφήνει την πρόσληψη θρεπτικών να γίνεται ανεξέλεγκτα. Όταν ο νευρώνας χρειάζεται κάτι συγκεκριμένο, ο φύλακας ανοίγει τις πόρτες και το αφήνει να μπει.»
Η σύνδεση με το Αλτσχάιμερ
Εδώ τα πράγματα γίνονται σοβαρά. Οι ερευνητές δημιούργησαν πειράματα που μιμούνταν πρώιμο Αλτσχάιμερ — έκαναν τους νευρώνες να παράγουν περισσότερη πρωτεΐνη APP, έναν βασικό δείκτη της νόσου.
Αυτό που βρήκαν ήταν ανησυχητικό. Όταν το MPS εξασθενούσε, οι νευρώνες ρουφούσαν APP πολύ πιο γρήγορα. Μόλις μπηκε μέσα, η APP κοβόταν σε κομμάτια amyloid-B42 — ένα τοξικό τμήμα που συνδέεται έντονα με το Αλτσχάιμερ. Οι νευρώνες με κατεστραμμένο MPS συσσώρευαν όλο και περισσότερο από αυτή την επιβλαβή ουσία και έδειχναν σημάδια κυτταρικού θανάτου.
Τεράστια ανακάλυψη. Υποδηλώνει ότι όταν το MPS καταρρέει — κάτι που ξέρουμε ότι συμβαίνει με την ηλικία και τις νευροεκφυλιστικές νόσους — μπορεί να πυροδοτεί την αλυσιδωτή αντίδραση που οδηγεί στο Αλτσχάιμερ.
Γιατί έχει σημασία
Το Αλτσχάιμερ αφορά εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως, και ακόμα δεν έχουμε αποτελεσματικές θεραπείες. Μέρος του προβλήματος είναι ότι δεν καταλάβαμε πλήρως τους μοριακούς μηχανισμούς.
Αυτή η έρευνα μας δίνει έναν νέο στόχο. Αν μπορέσουμε να αναπτύξουμε τρόπους να προστατέψουμε ή να ενισχύσουμε το MPS, ίσως μπορέσουμε να επιβραδύνουμε ή να αποτρέψουμε τη συσσώρευση τοξικών πρωτεϊνών που σκοτώνει τους νευρώνες.
Όπως είπε ο Zhou: «Όταν η ενδοκύττωση — αυτή η πρόσληψη θρεπτικών και ρύθμιση — πηγαίνει στραβά, τότε δημιουργείται συσσώρευση πρωτεϊνών στον εγκέφαλο, που είναι το χαρακτηριστικό γνώρισμα νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον.»
Το ότι μια δομή giaterεί τόσο κρίσιμο ρόλο τόσο στη φυσιολογική λειτουργία των νευρώνων όσο και στην εξέλιξη της νόσου, την κάνει εξαιρετικά πολύτιμο στόχο για μελλοντική έρευνα.
Τι ακολουθεί
Είμαι πραγματικά ενθουσιασμένος με το πού μπορεί να οδηγήσει αυτό. Το MPS μπαίνει τώρα στο ραντάρ ως πιθανός θεραπευτικός στόχος για το Αλτσχάιμερ. Οι επιστήμονες μπορούν να αρχίσουν να αναπτύσσουν φάρμακα ή θεραπείες που στοχεύουν στην προστασία αυτής της δομής.
Φυσικά, υπάρχει ακόμα πολλή δουλειά. Η έρευνα έγινε σε νευρώνες που καλλιεργήθηκαν σε εργαστήριο — στη συνέχεια θα χρειαστεί να δουν αν ισχύουν τα ίδια σε ζώα και τελικά σε ανθρώπους.
Για τώρα, νομίζω ότι είναι ένα τέλειο παράδειγμα γιατί η βασική επιστημονική έρευνα έχει τόση σημασία. Μερικές φορές οι πιο σημαντικές ανακαλύψεις έρχονται όταν κοιτάμε δομές που νομίζαμε ότι καταλαβαίναμε και συνειδητοποιούμε ότι συμβαίνουν περισσότερα από όσα φανταζόμασταν.
Οι εγκεφαλικοί σου νευρώνες έκρυβαν αυτόν τον μυστικό φύλακα όλο αυτόν τον καιρό. Τώρα που ξέρουμε ότι υπάρχει, ίσως έχουμε επιτέλους έναν νέο τρόπο να τον προστατέψουμε.