Znanstveniki odkrili povezavo med nevroni, ki lahko vodi do degenerativnih bolezni

Raziskovalci z medicinske fakultete Johns Hopkins so ugotovili, kako možgani sesalcev gradijo zapletene mreže drobnih cevk, ki omogočajo prenos toksičnih molekul med možganskimi celicami – podobno kot pnevmatske cevi prenašajo predmete v tovarnah.

V eksperimentih so uporabljali genetsko spremenjene miši in napredne mikroskopske tehnike. Njihova dognanja bi lahko pomembno prispevala k boljšemu razumevanju Alzheimerjeve bolezni in drugih nevrodegenerativnih motenj ter odprla nove možnosti za razvoj terapij.

Znanstveniki so ugotovili, da se te nanotubne cevke oblikujejo predvsem zato, da nevronom pomagajo izločiti strupene majhne molekule, kot je na primer amiloid beta. Ta beljakovina se lahko združuje v lepljive plake, tj. strnjene skupke, ki se pri Alzheimerjevi bolezni kopičijo v možganih.

"Celice se morajo znebiti strupenih molekul, zato s tvorbo nanotub omogočijo njihov prenos v sosednjo celico. Na žalost pa ta proces povzroči tudi širjenje škodljivih beljakovin v druge dele možganov," je za Science News pojasnil avtor študije Hjungbae Kvon, profesor nevroznanosti.

S pomočjo zmogljivih mikroskopov so raziskovalci opazovali, kako nevroni tvorijo dolge, tanke podaljške med svojimi dendriti – razvejanimi izrastki, ki povezujejo možganske celice med seboj. Te strukture, ki so jih poimenovali dendritne nanotubice, so po njihovih ugotovitvah prenašale škodljive molekule iz enega nevrona v drugega.

"Nanotube lahko prenašajo kalcij, ione ali strupene molekule – idealne so za pošiljanje informacij celicam, ki so daleč stran," pojasnjuje Kvon.

Primerjali zdrave in bolne miši

Da bi raziskali ta pojav, so raziskovalci odvzeli majhne vzorce možganskega tkiva zdravih miši in jih pregledali z mikroskopom visoke ločljivosti, kar je omogočilo, da so nanotubice vizualizirali izjemno podrobno in spremljali, kako so prenašale snovi med nevroni. Nato so te vzorce primerjali z možganskim tkivom miši, ki so bile gensko spremenjene tako, da so razvile podobno kopičenje amiloida kot pri Alzheimerjevi bolezni.

Miši z Alzheimerjevo boleznijo so imele že pri starosti treh mesecev, ko bolezenski znaki še niso bili izraženi, večje število nanotub v možganih v primerjavi z normalnimi mišmi iste starosti. V starosti šestih mesecev se je število cevk pri zdravih miših in miših z Alzheimerjevo začelo izenačevati.

Z analizo človeških nevronov, pridobljenih iz javno dostopnih baz podatkov, so identificirali nanotube s podobno morfologijo, ki so se oblikovale med nevroni na enak način, kot so se razvile pri laboratorijskih miših.

V prihodnjih poskusih se bodo osredotočili na ugotavljanje, ali se podobne mreže nanotub pojavljajo tudi v drugih vrstah celic. Končni cilj je oblikovati poskus, v katerem bi umetno ustvarili nanotubo in opazovali njen vpliv na stanje celic. Takšno razumevanje bi lahko v prihodnosti pomagalo razviti načine za zaščito možganov pred Alzheimerjevo boleznijo.

Raziskava je bila objavljena v reviji Science.