A Maryland Orvosi Egyetem kutatói az innovatív egyedi-molekula képalkotás módszerével vizsgálják a szinapszisok központi szerkezetét. Ennek segítségével olyan vadonatúj információk birtokába kerültek, amelyekkel megérthetik, hogy az agyon belüli kommunikáció hogyan működik, vagy hogyan nem működik pszichiátriai vagy neurológiai betegségek esetében.

Több mint egy évszázada tudják a neurológusok, hogy az idegsejtek a köztük lévő kis téren keresztül kommunikálnak egymással. Ezt a jelenséget szinaptikus áttevődésnek hívják. Az információ például a glutamát, dopamin, szerotonin nevű neurotranszmittereken keresztül terjed sejtről sejtre, ezek arra aktiválják a fogadó neuronon lévő receptorokat, hogy közvetítsék a serkentő vagy gátló üzeneteket.

Eddig ezen az elemi elven kívül minden egyéb részlete homályos volt annak, hogyan is zajlik ez a sorsdöntő agyi funkció. Most azonban a Maryland Orvosi Egyetem tudósai új kutatásukban felderítették a folyamat szerkezetét. Eredményeiket a Nature-ben publikálták.

A szinapszis roppant összetett molekuláris gép. Mérete rendkívül kicsi, átmérője a centiméter milliomodrésze. A szinapszisoknak azért kell ilyen apróknak lenniük, mert rendkívül sokra van belőlük szükségünk; az agyban megközelítőleg 100 trillió található, és mindegyikük külön és pontosan arra van hangolva, hogy erősebb vagy gyengébb jeleket továbbítson a sejtek között.

Azért, hogy ezen a mikroszkopikusnál is parányibb színtéren láthatóvá váljanak a történések, a kutatók egy újszerű technológiát hívtak segítségül – az egyedi-molekula képalkotást -, amely képes felderíteni és nyomon követni egyes protein molekulákat a szinapszisban, még élő sejtekben is. Ezt a lehetőséget használva a tudósok egy váratlan és precíz mintát azonosítottak a neurotranszmissziós folyamatban. A kutatók házi patkányok szinapszisait vizsgálták, amelyek struktúrája nagyon hasonló az emberéhez.

„Olyan dolgoknak lehetünk tanúi, amelyeknek eddig sosem. Ez egy teljesen új kutatási terület – mondta Thomas Blanpied, a fiziológiai részleg társ professzora és vezetője annak a csoportnak, amely a projekten dolgozik. „Sok éve megvolt már a lista azokról a molekulafajtákról, amelyek a szinapszisoknál találhatóak, de mindezzel nem sokra jutottunk annak megértésében, tulajdonképpen hogyan kapcsolódnak ezek a molekulák, és hogy maga a folyamat igazából hogyan működik szerkezetileg. Most viszont, hogy a módszert használva feltérképezzük, hol a kulcsfontosságú proteinok többsége, végre képesek vagyunk felfedni a szinapszis központi szerkezetét.

Tanulmányában Blanpied egy meglepő oldalát írja le ennek a szerkezetnek, amely talán megmagyarázza, hogy a szinapszisok miért annyira hatékonyak, és egyben hajlamosak a szétesésre betegségek esetén: minden szinapszisnál a kulcsproteinek rendkívül pontosan szervezettek a sejtek közötti térben. A neuronok jobb munkát végeznek, mint ahogy mi valaha is képzeltük a neurotranszmitter molekulák receptoraikhoz minél közelebbi kieresztésében – magyarázza. A fehérjék a két különböző neuronon hihetetlen pontossággal csatlakoznak, szinte oszlopot formálva, amely a két sejt között átnyúlik. Ez a közelség optimalizálja a közvetítés erősségét, és egyben új utakat sugall arra, hogy ez a továbbítás átalakítható.

Blanpied laboratóriuma egy reprezentatív videót készített a folyamatról.

Ennek a szerkezetnek a megértése segít kideríteni, hogy az agyon belüli kommunikáció hogyan működik, vagy hogyan nem működik pszichiátriai vagy neurológiai betegségek esetében. Blanpied munkájában az adhéziós molekulákra is összpontosít, amelyek egyik sejttől a másikig nyúlnak és talán fontos darabjai a nano-oszlopnak. Úgy sejti, ha ezek a molekulák nem helyesen helyezkednek el a szinapszisnál, a szinapszis szerkezete szétválik, és a neurotranszmitterek nem lesznek képesek ellátni a munkájukat. Blanpied feltételezi, hogy legalább néhány zavar esetében ok lehet, hogy habár az agynak megfelelő mennyiségű neurotranszmittere van, a szinapszisok nem továbbítják hatékonyan ezeket a molekulákat.

Azt mondja, hogy a szinaptikus szerkezet tökéletesebb megértése az agyi problémák jobb megértéséhez vezethet, például a depresszió, skizofrénia és Alzheimer kór esetében, talán új ötleteket is adhat azok kezeléséhez.

(a kép illusztráció)

Blanpied és kollégái terveik szerint legközelebb azt kutatják, vajon a szinaptikus szerkezet változik-e bizonyos rendellenességeknél. A munkát egerek szinapszisainak vizsgálatával kezdik, a skizofrénia kórtanának modellezésére.

forrás: https://www.sciencedaily.com/releases/2016/07/160727140303.htm