Το botox αποκαλύπτει πτυχές της επικοινωνίας του εγκεφάλου
Eρευνητές των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας χρησιμοποίησαν το δημοφιλές αντι-ρυτιδικό Botox και ανακάλυψαν ένα νέο, σημαντικό ρόλο, για μια ομάδα μορίων που τα νευρικά κύτταρα χρησιμοποιούν για να στείλουν γρήγορα μηνύματα.
Αυτό ο νέος ρόλος για τα μόρια, που ονομάζονται SNARES, μπορεί να είναι το κομμάτι που λείπει και το οποίο οι επιστήμονες έχουν ψάξει για να κατανοήσουν πλήρως το πώς τα κύτταρα του εγκεφάλου επικοινωνούν υπό φυσιολογικές και παθολογικές καταστάσεις.
«Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά», δήλωσε ο Δρ Ling-Gang Wu, επιστήμονας στο Εθνικό Ινστιτούτο Νευρολογικών Διαταραχών και Εγκεφαλικού Επεισοδίου των Εθνικών Ινστιτούτων Υγείας (ΝΙΗ). «Οπως και πολλοί άλλοι επιστήμονες νομίζαμε ότι τα SNARES συμμετείχαν μόνο στην σύντηξη».
Κάθε ημέρα σχεδόν 100 δισεκατομμύρια νευρικά κύτταρα σε όλο το σώμα στέλνουν χιλιάδες μηνύματα μέσω περίπου 100 τρισεκατομμυρίων σημείων επικοινωνίας που ονομάζονται συνάψεις. Η κύτταρο-προς-κύτταρο επικοινωνία στις συνάψεις ελέγχει τις σκέψεις, τις κινήσεις, και τις αισθήσεις και θα μπορούσε να παράσχει θεραπευτικούς στόχους για μια σειρά νευρολογικών διαταραχών, συμπεριλαμβανομένης της επιληψίας.
Τα νευρικά κύτταρα χρησιμοποιούν χημικές ουσίες, που ονομάζονται νευροδιαβιβαστές, για να στέλνουν γρήγορα μηνύματα στις συνάψεις. Όπως τα σφαιρίδια στο εσωτερικό των φυσιγγίων κυνηγετικού όπλου, οι νευροδιαβιβαστές αποθηκεύονται μέσα σε σφαιρικές μεμβράνες, που ονομάζονται συναπτικά κυστίδια. Τα μηνύματα αποστέλλονται όταν ένα κέλυφος φορέα ενώνεται με το κέλυφος των νευρικών κυττάρων, που ονομάζεται μεμβράνη του πλάσματος και απελευθερώνει τα σφαιρίδια του νευροδιαβιβαστή στις συνάψεις. Τα SNARES είναι τρεις πρωτεΐνες και είναι γνωστό ότι είναι κρίσιμης σημασίας για τη σύνδεση μεταξύ των κελυφών φορέα και των μεμβρανών των νευρικών κυττάρων κατά τη διάρκεια της απελευθέρωσης νευροδιαβιβαστή.
«Χωρίς SNARES δεν υπάρχει συναπτική διαβίβαση», είπε ο Δρ Wu.
Το Botox διαταράσσει τα SNARES. Σε μια μελέτη που δημοσιεύθηκε στα Cell Reports, ο Δρ Wu και οι συνεργάτες του περιγράφουν τον τρόπο που χρησιμοποίησαν το Botox και παρόμοιες τοξίνες ως εργαλεία για να δείξουν ότι τα SΝΑRES μπορούν επίσης να συμμετέχουν στην ανάκτηση κελυφών μεταφοράς μηνυμάτων από τις μεμβράνες των νευρικών κυττάρων αμέσως μετά την απελευθέρωση.
Για τη μελέτη αυτή, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν προηγμένες τεχνικές ηλεκτρικής καταγραφής για την άμεση παρακολούθηση σε πραγματικό χρόνο κελυφών-φορέων που συγχωνεύονται και ανακαλώνται από τις νευρικές κυτταρικές μεμβράνες, ενώ τα κύτταρα έστελναν μηνύματα σε συνάψεις. Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε μια μοναδική σύναψη που περιελάμβανε την ακοή και το λεγόμενο δεμάτιο του Held. Οπως αναμενόταν, η κατεργασία των συνάψεων με τοξίνες μείωνε τη σύντηξη. Ωστόσο, ο Δρ Γου και οι συνεργάτες του, επίσης, παρατήρησαν ότι οι τοξίνες μείωναν την ανάκτηση.
«Τα αποτελέσματα ήταν εκπληκτικά», είπε ο Δρ Wu. «Όπως και πολλοί επιστήμονες νομίζαμε ότι τα SNARES συμμετείχαν μόνο στη σύντηξη».
Για τουλάχιστον μια δεκαετία οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι τα κελύφη – μεταφορείς πρέπει να ανακτηθούν πριν μπορέσουν να σταλούν μηνύματα. Η ανάκτηση συμβαίνει με δύο τρόπους. Την γρήγορη και την αργή. Μια διαφορετική ομάδα μορίων είναι γνωστό ότι ελέγχουν την αργή λειτουργία.
«Μέχρι τώρα οι περισσότεροι επιστήμονες πίστευαν ότι η σύντηξη και η ανάκτηση ήταν δύο ξεχωριστές διαδικασίες που ελέγχονται από διαφορετικά σύνολα μορίων», δήλωσε ο Δρ Wu.
Παρόλα αυτά, αρκετές μελέτες πρότειναν ότι ένα από τα μόρια SNARE θα μπορούσαν να συμμετέχουν με δύο τρόπους. Σε αυτή τη μελέτη, ο Δρ Γου και οι συνεργάτες του δοκίμασαν συστηματικά αυτή την ιδέα για να κατανοήσουν πλήρως την ανάκτηση. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι και οι τρεις πρωτεΐνες SNARE μπορεί να εμπλέκονται τόσο στη γρήγορη όσο και στην αργή ανάκτηση.
«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι τα SNARE συνδέουν σύντηξη και ανάκτηση», είπε ο Δρ Wu.
Τα αποτελέσματα ενδέχεται να έχουν ευρείες συνέπειες. Τα SNARE χρησιμοποιούνται συνήθως από άλλα κύτταρα σε όλο το σώμα για να απελευθερώσουν χημικές ουσίες. Για παράδειγμα, τα SNARE βοηθούν στον έλεγχο της απελευθέρωσης ινσουλίνης από τα κύτταρα του παγκρέατος, γεγονός που τα καθιστά έναν πιθανό στόχο για θεραπείες του διαβήτη. Πρόσφατες μελέτες δείχνουν ότι τα SNARE μπορεί να εμπλέκονται σε νευρολογικές και ψυχιατρικές διαταραχές, όπως η σχιζοφρένεια και η σπαστική αταξία.
«Πιστεύουμε ότι τα SNARE λειτουργούν όπως στις περισσότερες νευρικές συνάψεις κυττάρων. Αυτός ο νέος ρόλος θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο που οι επιστήμονες σκέφτονται για το πώς τα SNARE εμπλέκονται στη νευρωνική επικοινωνία και τις ασθένειες», δήλωσε ο Δρ Wu.