Drugie miejsce w konkursie HDBuzz Prize 2012: Muszki owocowe, wadliwe połączenia i choroba Huntingtona
Najnowsze badanie na muszkach owocowych identyfikuje nowy związek między synapsami a HD
Synapsy, połączenia między neuronami, mogą okazać się dobrym celem dla terapii choroby Huntingtona. Najnowsze badania zidentyfikowały nowy element układanki dotyczącej synaps i HD – oraz nowy cel do osiągnięcia.
Ten artykuł dr Tamary Maiuri z McMaster University zajął drugie miejsce w konkursie HDBuzz 2012 Prize for Young Science Writers. Gratulacje dla Tamary, która wygrywa 150 funtów i dołączyła do naszego zespołu stałych autorów.
Trochę o synapsach
Komunikacja między komórkami mózgu ma najwyższe znaczenie dla prawidłowego funkcjonowania mózgu. Wiele, wiele wiadomości jest wysyłanych między neuronami przez cały czas – wszystkie skomplikowanie zorganizowane, żeby napędzać funkcje organizmu. Połączenia między neuronami, które umożliwiają przekazywanie tych wiadomości, nazywają się synapsami.
W synapsie krawędzie łączących się komórek zbliżają się bardzo blisko – na tyle blisko, żeby wymieniać pakiety cząsteczek zwanych neurotransmiterami. Ten typ wymiany wiadomości to całe przedsięwzięcie. Wiele różnych cząsteczek uczestniczy w uwalnianiu neurotransmiterów z jednej komórki i przyjmowaniu ich w następnej komórce.
Wyobraź sobie, jeśli chcesz, mały bąbelek (technicznie nazywa się pęcherzykiem) zawierający neurotransmitery wewnątrz pierwszej komórki. Skóra bąbelka, czyli błona, jest zrobiona z podobnego materiału co krawędź komórki. Kiedy bąbelek wchodzi w kontakt z krawędzią komórki, błony łączą się razem i zawartość bąbelka (neurotransmitery) zostaje wyrzucona na zewnątrz.
Neurotransmitery są teraz gotowe do przyjęcia przez sąsiadującą komórkę odbiorczą, instruując nową komórkę, żeby robiła to czy tamto. Wyobraź sobie – te wiadomości są wymieniane w miliardach co sekundę! To właśnie potrzeba, żeby mózg koordynował wszystkie funkcje organizmu, więc ważne jest, żeby synapsy, połączenia między neuronami, funkcjonowały prawidłowo.
Synapsy – jaki jest, eee, związek z chorobą Huntingtona?
Chociaż wiemy, że odziedziczenie mutacji HD powoduje chorobę, nie rozumiemy całkowicie, jak mutacja wywiera swoje szkodliwe efekty. Naukowcy są zajęci śledzeniem kilku pomysłów, żeby znaleźć wskazówki dla leczenia HD. Jedna rzecz jest jasna – synapsy przestają działać prawidłowo bardzo wcześnie u pacjentów z HD – na długo przed pojawieniem się objawów. To czyni dysfunkcję synaptyczną atrakcyjnym celem dla możliwych terapii HD, ponieważ interwencja na tym etapie mogłaby, teoretycznie, spowolnić lub zatrzymać utratę neuronów zanim się zacznie.
Nowa wiedza o chorobie Huntingtona i synapsach
W badaniu opublikowanym przez grupę badawczą dr Flaviano Giorgini z University of Leicester w Anglii, naukowcy przeprogramowali muszki owocowe, żeby nosiły mutację choroby Huntingtona, a następnie przyjrzeli się dokładnie synapsom larw much.
Odkryli, że mutacja HD powodowała problemy w synapsach larwalnych poprzez zmniejszanie pęcherzyków synaptycznych, czyli 'bąbelków’ odpowiedzialnych za dostarczanie neuroprzekaźników. Mały rozmiar pęcherzyków utrudniał przekazywanie wiadomości przez synapsę.
Badacze nie tylko zobaczyli wadliwą transmisję wiadomości w synapsach, ale także zobaczyli zmiany w zachowaniu pełzania larw. Tak, to prawda – zachowanie pełzania larw. Badacze wiedzą, że te małe stworzenia spędzają określoną ilość czasu pełzając w linii prostej i określoną ilość czasu robiąc skręty. Zmiany we wzorcach pełzania, takie jak te, są typowe dla neurodegeneracji u muszek owocowych.
„mutacja HD powodowała problemy poprzez zmniejszanie pęcherzyków synaptycznych, czyli 'bąbelków’, które dostarczają neuroprzekaźniki”
Co mogłoby się dziać, żeby mutacja HD powodowała te mniejsze pęcherzyki, upośledzoną transmisję wiadomości i dziwne zachowanie pełzania u larw?
W tym badaniu badacze zdecydowali się przyjrzeć białku o nazwie Rab11. Było kilka powodów tego wyboru. Po pierwsze, wiadomo, że Rab11 uczestniczy w budowaniu pęcherzyków. Po drugie, produkt genu HD – zmutowane białko huntingtyny – zakłóca zdolność Rab11 do wykonywania swojej funkcji w komórkach. W rzeczywistości zespół z Leicester wcześniej odkrył, że wprowadzenie dodatkowego Rab11 do muszki owocowej z HD pomogło walczyć z neurodegeneracją.
Tym razem po prostu zapytali, czy Rab11 może być połączeniem łączącym zmutowaną huntingtynę z małymi pęcherzykami i dysfunkcją synaptyczną u larw. Żeby odpowiedzieć na to pytanie, wprowadzili dodatkowy Rab11 do larw z mutacją HD, żeby zobaczyć, czy może naprawić problem. Dodatkowy Rab11 nie tylko przywrócił rozmiar pęcherzyków u larw, ale także poprawił transmisję wiadomości i przywrócił zachowanie pełzania do normy.
Więc… problem rozwiązany?
Zapaleni czytelnicy HDBuzz wiedzą bardzo dobrze: badania choroby Huntingtona nie są takie proste! Oprócz tej nowej wiedzy o roli Rab11 w dysfunkcji synaptycznej, mogą być inne sposoby, w jakie Rab11 jest zaangażowane w HD. Na przykład neurony także potrzebują Rab11, żeby pobierać paliwo w postaci glukozy. Uważa się, że zmutowana huntingtyna także zakłóca ten proces.
Inne aspekty funkcjonowania synaptycznego są także znane jako przyczyniające się do choroby Huntingtona. Zmutowana huntingtyna może zakłócać funkcję enzymów PDE (fosfodiesterazy), które rozkładają cząsteczki sygnałowe po drugiej stronie synaps. Te enzymy PDE są kluczowym celem dla badań nad lekami na HD.
Nie wspominając o tym, że muszki owocowe i ludzie są bardzo różni! Chociaż naukowcy mają dobre powody, żeby wierzyć, że połączenie Rab11-huntingtyna jest prawdziwe u ludzi, sporo badań będzie potrzebnych, zanim będziemy mogli zrozumieć dokładnie, jak wszystkie te czynniki wpływają na HD u ludzkich pacjentów.
Ważną rzeczą do zapamiętania o podstawowych badaniach takich jak to badanie jest to, że dostarcza nowych sposobów patrzenia na problem HD – to znaczy nowych kątów dla terapii. To badanie mówi nam, że cokolwiek zmutowana huntingtyna robi, żeby zepsuć synapsy, Rab11 jest w to zaangażowane. To czyni Rab11 elementem układanki, na który naukowcy mogą celować, wymyślając terapie dla HD – jeśli zmutowana huntingtyna miesza z funkcją Rab11, nadzieja jest taka, że można opracować lek, żeby przywrócić funkcję Rab11 i odwrócić szkodliwe efekty odziedziczonej mutacji.
Dowiedz się więcej
Więcej informacji o naszej polityce ujawniania informacji znajdziesz w naszym FAQ…
