Agykutatás

Az idegrendszer működésének új dimenziója

2019. DECEMBER 28.

A központi idegrendszer különböző sejttípusaiban, sőt a sejtek különböző részeiben is eltérő az alapvető mitokondriális funkciók szabályozása, állapította meg a Nature Neuroscience közleménye.

Bár kezdetben úgy vélték, a mitokondriumok valamennyi sejtünkben egyforma, autonóm sejtszervecskék, amik a sejt ATP-ellátását biztosítják, napjainkban egyre többféle funkciójukra derül fény (így pl. részt vesznek a jelátvitelben, szabályozzák a sejt életciklusát, irányítják a sejthalál bekövetkeztét), továbbá az is bebizonyosodott, hogy a különböző szövetekben különbözőképpen működnek. Az immun- és az őssejtekben például mitokondriumok kontrollálják a sejtdifferenciációt, míg az idegrendszerben a mitokondriumok szabályozzák az idegsejt-elágazódást és -regenerációt, a szinapszisok erősségét, stabilitását és jelátviteli működését.

A korábbi eljárásokkal csak a különböző szövetek átlagos mitokondriális proteomját lehetett felrajzolni, a Nature Neuroscience-ben ismertetett új technológia viszont lehetővé teszi a különböző sejttípusok eltérő mitokondriális működésének megismerését, a sejttípus-specifikus mitokondriális változások nyomon követését a központi idegrendszer fejlődése és különböző pathológiái során. Ezáltal az idegrendszeri betegségek alakulásának új dimenziója tárulhat fel, írja tanulmányában (Cell-type-specific profiling of brain mitochondria reveals functional and molecular diversity) a Müncheni Technikai Egyetem neuronális sejtbiológusa, Thomas Misgeld által vezetett kutatócsoport.

Mint a szerzők kifejtik, azt eddig is lehetett vizsgálni, hogy a különböző sejtekben milyen eltérések vannak a mitokondriális gének átíródása között (transzkriptómák), azonban eddig nem ismertük, hogy a transzkripciós különbségek milyen eltérésekhez vezetnek a mitokondriális fehérjekészletben (proteom). A mitokondriális proteom ugyanis egyedülállóan bonyolult módon alakul ki, különösen a messze elterülő geometriával bíró neuronokban, azaz a különböző sejtek különböző kompartmentjeiben lévő mitokondriumok proteomjainak megismerése valójában egy teljesen új szintet jelent az idegi működés megismerésében.

A kóros mitokondriális működés számos neurodegeneratív betegség sajátja, azonban eddig nem lehetett tudni, hogy a sejttípus-specifikus pathológiában pontosan mi is a mitokondriumok szerepe. Jelen tanulmányukban Misgeld és munkatársai három különféle központi idegrendszeri sejttípuson mutatták be a technológia működését: vizsgálták a kisagyi gátló Purkinje sejtek, a serkentő granuláris sejtek és az asztociták mitokondriumainak fehérjéit. A munkacsoport által kimutatott fehérjéknek eddig mindössze 56,5%-a volt ismert; a fehérjék 15%-a (196 fehérje) expresszálódott eltérően a három sejtféleségben. A Purkinje sejtek mitokondriumaiban különösen az endoplazmás retikulummal kapcsolatot biztosító Rmnd3 protein szintje volt magas, míg a granuláris sejtek mitokondriumaiban a kalcium-transzportban szerepet játszó Mcu proteiné (az elektrontranszport fehérjéi azonosan expresszálódtak). Az egészséges állatmodell (egér) révén nyert ismereteket (sejttípus-specifikus mitokondriális markerek) a kutatók humán szövetek immunhisztológiai vizsgálatában is alkalmazták, továbbá megvizsgálták Alzheimer-kóros és amyotrófiás laterálszklerózisos állatmodell és humán agysejtek mitokondriális proteomjait. Így többek között kiderült, hogy az idegsejtekhez képest az asztrociták mitokondriumai jóval hatékonyabb lipidmetabolizmust biztosítanak, és kimutatták, hogy ALS-ben olyan eltérés jelenik meg az idegsejtek mitokondriumaiban, ami az asztrocitákra nem jellemző (azaz lehetővé vált a központi idegrendszeri betegségekkel együtt járó metabolikus eltérések pontosabb feltérképezése). Az eljárással nemcsak az mutatható ki, hogy mennyi plaszticitást őriztek meg a megbetegedett sejtek, de pl. az egészséges sejtek különböző ingerekre adott válasza vagy az öregedés során jelentkező változás is nyomon követhető.

A sejtspecifikus mitokondrium-profilírozást lehetővé tevő, MitoTag elnevezésű technológia a következő: a kutatók egyrészt olyan génmódosított egereket hoztak létre, amelyeknek egy külső mitokondriális membránfehérjéje egy rekombináz enzim jelenlétében fluoreszcens átalakulásra képes. Másrészt olyan mutáns egereket is létrehoztak, amelyekben a vizsgálni kívánt sejttípus expresszálja a rekombináz enzimet. A kétféle mutáns egértörzs keresztezésével létrejött állatokban csak a vizsgálni kívánt sejttípus mitokondriumai fluoreszkálnak, és az állatok feláldozása után ezek a fluoreszkáló mitokondriumok antitestek segítségével izolálhatókká válnak.


Eredeti közlemény:
Fecher, Caroline, Laura Trovò, Stephan A. Müller, Nicolas Snaidero, Jennifer Wettmarshausen, Sylvia Heink, Oskar Ortiz et al. "Cell-type-specific profiling of brain mitochondria reveals functional and molecular diversity." Nature Neuroscience 22, no. 10 (2019): 1731-1742.

Szemlézte:
Kazai Anita dr.
2019.december

HOZZÁSZÓLÁSOK

0 hozzászólás

A rovat további cikkei

Agykutatás

A szerotonin nem csak neurotranszmitter

A szerotonin nemcsak ingerületátvivőként működik, hanem a génexpresszió szabályozásában is részt vesz. E felfedezés következtében jobban megérthetjük a normál agyfejlődést, a pszichiátriai és neurodegeneratív betegségeket, és új terápiás módszereket fejleszthetünk ki.

Agykutatás

Az agyi plaszticitás kulcsa

A felnőtt korban született neuronok jóval a neurogenezis hanyatlása után is hozzájárulnak az agy flexibilitásához, állapította meg a Journal of Neuroscience tanulmánya.

Agykutatás

A stroke új kezelése

Kutatók egy új terápiás eljárást ismertettek, mellyel csökkenthetőek az agyi infartus okozta károsodások, az elhalt idegek újra növekedhetnek, a kiesett működések helyreállhatnak. Ráadásul az eddigiekkel szemben „a terápia hosszú idővel a stroke után is hatékony” - állítja Gwendolyn Kartje, a cikk első szerzője.

Agykutatás

Új dimenzió a gyógyszerkutatásban: sejten belüli receptorok

Az idegsejteken belüli receptorok is felelősek a szinaptikus plaszticitásért, memóriáért, tanulásért, illetve számos idegrendszeri pathológiáért. A sejtszervecskéken, a citoplazmában és a sejtmag membránján, valamint plazmájában elhelyezkedő intracelluláris, G-fehérjéhez kötött receptorok leírása a depresszió, a szkizofrénia, a fájdalom, az autizmus, a metabolikus reguláció vagy az ischaemiás stroke kezelésének újabb szintje előtt nyit teret.

Agykutatás

Ki kapjon jogosítványt stroke után?

A kérdés inkább az, hogy kinél kell elvégezni az alkalmassági vizsgálatot, állapították meg belgiumi kutatók 27 vizsgálat eredményeinek áttekintése alapján.

Kapcsolódó anyagok

Hírvilág

Új fogyókúrás stratégia?

Egy energiakonzerváló mechanizmus kikapcsolásával látványos fogyást idéztek elő egerekben amerikai kutatók.

A kutatók megállapították, hogy a szarkolemma ATP-szenzitív káliumcsatornáinak (KATP) blokkolásával az egerek szervezetét fokozott energiafelhasználásra lehet rábírni, ami testtömegcsökkenéssel jár.

Agykutatás

Új dimenzió a gyógyszerkutatásban: sejten belüli receptorok

Az idegsejteken belüli receptorok is felelősek a szinaptikus plaszticitásért, memóriáért, tanulásért, illetve számos idegrendszeri pathológiáért. A sejtszervecskéken, a citoplazmában és a sejtmag membránján, valamint plazmájában elhelyezkedő intracelluláris, G-fehérjéhez kötött receptorok leírása a depresszió, a szkizofrénia, a fájdalom, az autizmus, a metabolikus reguláció vagy az ischaemiás stroke kezelésének újabb szintje előtt nyit teret.

Hírvilág

A fulladásos félelem kemoszenzorai

Amerikai kutatók a fulladástól való félelem kialakulásának korábban ismeretlen agyi mechanizmusát fedezték fel.

Gondolat

Spiritualitás és a pszichiátria

A pszichiátria mentális betegekkel foglalkozik, akiknek életéből az értelemmel telítettség és a cél elveszett. E betegek felépülése úgy is értelmezhető, hogy új célokat és értelmet kell, hogy találjanak, leginkább a barátok és a család támogatásával, akik osztoznak ezen értékekben. Az érték- és hiedelemrendszerbeli osztozás biztosítja az egyén számára az élet egyensúlyát, és azt a hajlandóságot, hogy ezen támogatásokkal adaptív módon küzdjön az élet során. Alapvető jelentőségű tehát, hogy az egyén megszerezze és használja azokat a készségeket, melyekkel saját jólétüket elősegítő spiritualitásukat felszínre tudják hozni.