Проучването на мишката от Харвард може да помогне да се обясни пъзелът на Паркинсон

Изследователите от Харвардското медицинско училище може би са разгадали загадката защо стандартното лечение на болестта на Паркинсон често е ефективно само за ограничен период от време.

Експерти казват, че техните открития могат да доведат до по-добро разбиране на много мозъчни разстройства, от пристрастяване към наркотици до депресия.

Изследователите са използвали модели на мишки за изследване на допаминовите неврони в стриатума, област на мозъка, участваща както в движението, така и в ученето.

При хората тези неврони отделят допамин, невротрансмитер, който ни позволява да изпълняваме задачи като ходене, говорене и дори писане на клавиатура.

Когато човек има Паркинсон, допаминовите клетки умират и способността за лесно иницииране на движение се губи. Настоящите лекарства на Паркинсон са предшественици на допамин, които след това се превръщат в допамин от клетките в мозъка.

От друга страна, допаминовата хиперактивност се свързва с поведението, търсещо наркотици, тъй като обогатяването на хероин, кокаин и амфетамини или имитира допаминови неврони, в крайна сметка засилва научената награда от приема на наркотици. Условия като обсесивно-компулсивно разстройство, синдром на Турет и дори шизофрения също могат да бъдат свързани с неправилното регулиране на допамина.

В актуален брой на Природата, Bernardo Sabatini и съавторите Nicolas Tritsch и Jun Ding съобщават, че допаминовите неврони на средния мозък освобождават не само допамин, но и друг невротрансмитер, наречен GABA, който понижава невронната активност.

Това неподозирано присъствие на GABA може да обясни защо възстановяването само на допамин може да доведе до първоначални подобрения при пациентите с Паркинсон, които в крайна сметка да отслабнат, казват изследователите. И ако GABA се произвежда от същите клетки, които произвеждат други невротрансмитери, като свързан с депресия серотонин, подобни еднофокусни лечения могат да бъдат по-малко успешни по същата причина.

„Ако това, което открихме в мишката, се отнася за човека, то допаминът е само половината от историята“, каза Сабатини.

Изненадващата история за GABA започна в лабораторията на Сабатини с поредица от експерименти, предназначени да видят какво се случва, когато клетките освобождават допамин.

Учените са използвали оптогенетиката, мощна техника, която разчита на генетична манипулация за селективна чувствителност на клетките към светлина. В лабораторни съдове изследователите тестваха мозъчна тъкан от мишки, проектирани да показват активност в допаминовите неврони.

Обикновено при такива експерименти други невротрансмитери ще бъдат блокирани, за да се подчертае допаминът, но Трич, постдокторант в лабораторията на Сабатини, вместо това реши да поддържа клетката във възможно най-естествено състояние.

Когато Трич активира допаминовите неврони и изследва ефекта им върху стриаталните неврони, той естествено очаква да наблюдава ефектите от освобождаването на допамин.

Вместо това той видя бързо инхибиране на стриаталните неврони, което ясно показа, че работи друг невротрансмитер - който се оказа бързодействащият GABA.

Това беше толкова необичайно, че екипът стартира поредица от експерименти, които потвърдиха, че GABA се освобождава директно от тези допаминови неврони.

След това изследователите тестваха други транспортери, като заложиха на един протеин, който ферибира допамин и редица други невротрансмитери. По причини, които все още не разбират, този протеин - везикуларният транспортер на моноамин - също пренася GABA.

„Това, което прави това важно сега, е, че всяка манипулация, която е насочена към допамин чрез насочване на везикулярния транспортер на моноамин, също е променила GABA. И никой не му е обърнал внимание “, каза Сабатини.

„Всеки паркинсонов модел, който имаме, при който сме загубили допамин, всъщност е загубил и GABA. Така че наистина трябва да се върнем сега и да помислим: Кои от тези ефекти се дължат на загуба на GABA и кои се дължат на загуба на допамин? "

Анатол Крейцър, помощник-изследовател от Института по неврологични заболявания на Гладстон в Сан Франциско, който не участва в изследването, нарече констатациите забележителни.

„Беше напълно неочаквано“, каза Крейцър, който също е асистент по физиология и неврология в Калифорнийския университет в Сан Франциско.

„На молекулярно ниво никой наистина не очакваше допаминовите неврони да отделят значителни количества GABA. На функционално ниво е изненадващо, че този основен модулатор на пластичност в мозъка, който е толкова важен за Паркинсон, за обучение и награди, както и за други психични заболявания, също може да освободи GABA. Това повдига въпроса каква роля има GABA. "

GABA може много бързо да промени електрическото състояние на клетките, като инхибира тяхната активност, като ги прави по-малко възбудими. Сабатини се чуди дали загубата на GABA в допаминовите неврони може да обясни защо понякога се наблюдава хиперактивност след хронична загуба на тези неврони.

Следващото предизвикателство ще бъде да се изследва дали други неврони, които експресират везикулярния моноаминов транспортер, също освобождават GABA в допълнение към невротрансмитери като серотонин и норадреналин.

Изследователите казват, че откритието демонстрира нашето все още инфантилно познание за физиологията на мозъка.

„Тези открития подчертават колко малко всъщност знаем за най-основните характеристики на клетъчната идентичност в мозъка“, каза Сабатини.

Трич каза, че това, което е започнало като ясен проект за разбиране на допамина, бързо е променило посоката си, с много стартове и спирки по пътя към някои вълнуващи нови открития.

„Може да е хубаво да излезете с хипотеза, да я тествате, да я проверите и всичко да си дойде на мястото“, каза той. "Но биологията рядко работи по този начин."

Източник: Харвардският университет