Mokslininkai randa lemiamą sinapsių susidarymo mechanizmą smegenyse

Mokslininkai randa lemiamą sinapsių susidarymo mechanizmą smegenyse

Gyvensena mityba, dietos, judėjimas

Neurologijos institutas (IN), jungtinis Ispanijos nacionalinės tyrimų tarybos (CSIC) ir Elčės Miguelio Hernándezo universiteto (UMH) centras, kartu su Keio universitetu Tokijuje vadovauja tyrimui, įrodančiam itin svarbų vieno iš neurotransmiterio glutamato receptoriai, veikiantys smegenėlių sinapsėse.

Darbas publikuotas žurnale Ląstelių ataskaitos aprašo molekulinį mechanizmą, pagal kurį kainato receptoriai veikia kaip sinaptiniai receptoriai ir kaip „pastoliai“, palaikantys jungčių tarp neuronų struktūrą.

Šie rezultatai leidžia sukurti naujas sinaptines jungtis, naudojant specifinius kainato receptorių subvienetų derinius, ir siūlo daug žadančių ateities gydymo būdų.

Sinapsės yra jungties taškai, kuriuose neuronai užmezga ryšį vienas su kitu, kad perduotų informaciją. Kad šis ryšys įvyktų, presinapsinis neuronas išskiria neuromediatorių, kurį vėliau priima postsinapsinis neuronas.

Sinaptinės fiziologijos laboratorija, kuriai vadovauja CSIC tyrėjas Juanas Lerma iš IN, plačiai ištyrė glutamato receptorius, kurie yra neurotransmiteriai, dalyvaujantys įvairiuose centrinės nervų sistemos procesuose, ypač kainato receptorius, vieną iš trijų glutamato receptorių šeimų, tarpininkaujančių ryšiui tarp neuronų.

„Daug metų bandėme išsiaiškinti, kokia yra kainato receptorių funkcija sinapsinėje fiziologijoje ir smegenų patologijose“, – sako mokslininkas.

Jo laboratorija labai prisidėjo prie šių baltymų vaidmens supratimo sinaptinėje komunikacijoje, kuris, kai neveikia, sukelia daugybę neurologinių ir neuropsichiatrinių sutrikimų.

Ši IN tyrėjų komanda anksčiau aptiko vaidmenį, kurį GluK4 baltymas, vienas iš penkių subvienetų, sudarančių kainato receptorius, gali atlikti, kai jis yra pernelyg išreikštas esant tokioms patologijoms kaip autizmas, depresija ir nerimas. Jie taip pat parodė, kad pacientams, sergantiems Dauno sindromu, GluK1 baltymas yra tris kartus ir kad šie dekompensuoti lygiai yra atsakingi už šiems pacientams pastebėtus erdvinės atminties trūkumus.

Be to, Tokijo Keio universiteto medicinos mokyklos Neurofiziologijos katedros laboratorija, kuriai vadovavo Michisuke Yuzaki, bėgant metams tyrė sinapsių veikimą smegenyse ir nustatė, kad šiame regione vyksta C1ql1 ir Gai3 baltymų sąveika. sudaryti sąlygas sinapsėms.

Tačiau šio naujo tyrimo rezultatai modifikuoja šią koncepciją, parodydami, kad be abiejų baltymų sąveikos su kainato receptoriais sinapsės nesusidaro: „Sujungę savo patirtį ir žinias šiame naujame bendradarbiavime, mes sugebėjome visiškai iš naujo apibrėžti sinapsių formavimąsi. smegenyse“, – sako Yuzaki.

Ekspertai patvirtino, kad GluK4, kurį išreiškia smegenėlių Purkinje neuronai, buvimas yra būtinas sąveikai, palaikančiai sinaptinį perdavimą tarp laipiojimo skaidulų ir šių neuronų. Norėdami tai patvirtinti, mokslininkai naudojo pelių modelius, kuriuose jie genetiškai manipuliavo šių baltymų ekspresija.

Eksperimentai buvo atlikti tiek Lermos laboratorijoje Alikantėje, tiek Yuzaki laboratorijoje Tokijuje ir parodė, kad smegenėlių sinapsinis plastiškumas, būtinas motoriniam mokymuisi, yra labai paveiktas, kai kuris nors iš šių kainato receptorių yra slopinamas, abu yra būtini sinapsėms formuotis.

Sinapsinio plastiškumo sutrikimo padariniai

Ana Valero Paternain, viena iš pirmųjų tyrimo autorių, aiškina: „Sinaptinis plastiškumas yra smegenų gebėjimas formuoti ryšius ir juos moduliuoti priklausomai nuo jų poreikių. Kai plastiškumas nepavyksta, atsiranda rimtų motorinių defektų.”

„Laboratorijoje patikrinome, kad sumažinus sinapsių skaičių pelės negali išmokti motorinio elgesio“, – sako Wataru Kakegawa, kitas pirmasis straipsnio autorius.

Sintetinės sinapsinės jungtys, sukurtos pagal analogiškus baltymus, parodė pažadą atkurti pažeistas sinapses Alzheimerio ligos ir nugaros smegenų traumų pelių modeliuose. Todėl rezultatai suteikia daug žadančių ateities gydymo būdų.