Monrealio universiteto ir su juo susijusio Monrealio klinikinių tyrimų instituto (IRCM) mokslininkai atskleidė unikalius baltymų komplekso vaidmenis smegenų ląstelių ryšio struktūrinėje organizacijoje ir funkcijoje, taip pat specifiniame kognityviniame elgesyje.
IRCM sinapsių kūrimo ir plastiškumo tyrimų padalinio direktoriaus Hideto Takahashi vadovaujamos komandos darbas, bendradarbiaujant su Steveno Connoro komanda Jorko universitete ir Masanori Tachikawa komanda Japonijos Tokušimos universitete, paskelbtas EMBO žurnalas.
Nors sinapsės organizavimo trūkumai yra susiję su daugeliu neuropsichiatrinių būklių, už šią organizaciją atsakingi mechanizmai yra menkai suprantami. Naujojo tyrimo išvados gali suteikti vertingų terapinių įžvalgų, mano mokslininkai.
Atliekant šį tyrimą svarbu turėti omenyje du tikslus, sakė Takahashi, UdeM molekulinės biologijos ir neurologijos mokslų daktaras.
„Vienas iš jų yra atrasti naujus molekulinius smegenų ląstelių komunikacijos mechanizmus”, – sakė jis. „Kitas yra sukurti naują unikalų gyvūnų nerimo sutrikimų modelį, kuris rodo panikos sutrikimą ir agorafobiją panašų elgesį, kuris padeda mums sukurti naujas gydymo strategijas.”
Supratimas apie mechanizmus
Psichikos ligos, tokios kaip nerimo sutrikimai, autizmas ir šizofrenija, yra vienos iš pagrindinių sveikatos sutrikimų Kanadoje ir visame pasaulyje. Nepaisant jų paplitimo, vaistų kūrimas ir daugelio šių ligų gydymas pasirodė esąs labai sudėtingas dėl smegenų sudėtingumo.
Todėl mokslininkai stengėsi suprasti pagrindinius mechanizmus, sukeliančius pažinimo sutrikimus, kad patobulintų gydymo strategijas.
Dviejų smegenų ląstelių (neuronų) jungtys vadinamos sinapsėmis, kurios yra būtinos neuronų signalų perdavimui ir smegenų funkcijoms. Sužadinimo sinapsių, kurios aktyvuoja signalo perdavimą tiksliniams neuronams, ir sinapsinių molekulių defektai sukelia daugybę psichinių ligų.
Takahashi komanda anksčiau atrado naują baltymų kompleksą sinapsinėje jungtyje, vadinamą TrkC-PTPσ, kuris randamas tik sužadinimo sinapsėse. Genai, koduojantys TrkC (NTRK3) ir PTPσ (PTPRS), yra atitinkamai susiję su nerimo sutrikimais ir autizmu. Tačiau mechanizmai, kuriais šis kompleksas reguliuoja sinapsių vystymąsi ir prisideda prie pažinimo funkcijų, nežinomi.
Pirmojo autoriaus Husamo Khaledo, Takahashi laboratorijos doktoranto, atliktas darbas parodė, kad TrkC-PTPσ kompleksas reguliuoja struktūrinį ir funkcinį sužadinamųjų sinapsių brendimą, reguliuodamas daugelio sinapsių fosforilinimą, biocheminį baltymų modifikavimą. baltymų, o šio komplekso sutrikimas sukelia specifinius pelių elgesio defektus.
Smegenų statybiniai blokai
Neuronai yra smegenų ir nervų sistemos blokai, atsakingi už smegenų ir kūno funkcijas kontroliuojančių signalų siuntimą ir priėmimą. Kaimyniniai neuronai bendrauja per sinapses, kurios veikia kaip tiltai, leidžiantys tarp jų perduoti signalus.
Šis procesas yra būtinas tinkamoms smegenų funkcijoms, tokioms kaip mokymasis, atmintis ir pažinimas. Sinapsių ar jų komponentų defektai gali sutrikdyti neuronų ryšį ir sukelti įvairius smegenų sutrikimus.
Sukurdama peles su specifinėmis genetinėmis mutacijomis, kurios sutrikdo TrkC-PTPσ kompleksą, Takahashi komanda atskleidė unikalias šio komplekso funkcijas. Jie parodė, kad šis kompleksas reguliuoja daugelio baltymų, dalyvaujančių sinapsės struktūroje ir organizacijoje, fosforilinimą.
Didelės skiriamosios gebos mutantinių pelių smegenų vaizdavimas atskleidė nenormalų sinapsių organizavimą, o tolesnis jų signalizacijos savybių tyrimas parodė, kad padidėjo neaktyvių sinapsių skaičius su signalo perdavimo defektais.
Stebėdami pelių mutantų elgesį, mokslininkai pastebėjo, kad joms būdingas padidėjęs nerimo lygis, ypač stipresnis vengimas nepažįstamomis sąlygomis ir sutrikęs socialinis elgesys.