11 Sep 2006
A héten két új jelentés is bemutatja, hogy mi történhet, ha a neurotranszmitterek nem működnek megfelelően, ami az Alzheimer- és Parkinson-kórra is hatással lehet.
Először, a Neuron szeptember 7-i számában megjelent tanulmány a kolinerg diszfunkció új egérmodelljét írja le, amely az Alzheimer-kórra emlékeztető, érdekes memória- és tanulási problémákkal jár. Marc Caron (Duke University, Durham, Észak-Karolina), Marco Prado (Universidade Federal de Minas Gerais, Belo Horizonte, Brazília) és munkatársai beszámolója szerint a vesikuláris acetilkolin transzporter (VAChT) csökkent expressziójával rendelkező egereknél mérsékelten csökkent a kolinerg tónus a CNS-ben. Viselkedésükben az állatok figyelemre méltó hibákat mutatnak az ismerős tárgyak és állatok felismerésében, hasonlóan az Alzheimer-kórban megfigyelhető kognitív problémákhoz. A szociális memóriában mutatkozó hiányosságot az egerek kolinészterázgátlókkal való kezelésével – ugyanezzel a stratégiával, amelyet az Alzheimer-kór kognitív tüneteinek kezelésére alkalmaznak – sikerült visszafordítani. Amellett, hogy kimutatták a VAChT fontos szerepét a normális acetilkolinforgalom fenntartásában, az egerek hasznos modellt biztosítanak az Alzheimer-kór és más betegségek kolinerg diszfunkciójának új kezeléseinek vizsgálatához.
A Journal of Neuroscience szeptember 6-i számában megjelent második jelentés azt mutatja, hogy az α-szinuklein, amely mutáció vagy túlterjedés esetén örökletes Parkinson-kórt okozhat, növeli a citoszolikus dopaminszintet az idegsejtekben, ami alátámasztja azt az elképzelést, hogy a Parkinson-kórban maga a dopamin okozza a legtöbb kárt (lásd az ARF kapcsolódó hírét).
Az első jelentésben a kutatók knockdown stratégiát alkalmaztak a VAChT acetilkolin neurotranszmisszióban betöltött szerepének megértésére. A VAChT szükséges ahhoz, hogy a szinapszisokban történő felszabaduláshoz ACh-val töltse meg a tároló vezikulákat, és az első szerző, Vania Prado és munkatársai arra gondoltak, hogy a teljes kiütése halálos lenne. Ehelyett a gén 5′ nem transzlált régiójának megszakításával létrehoztak egy knockdown allélt, ami a VAChT mRNS szintjének részleges csökkenését okozta. Az eredmény a heterozigóta egereknél a VAChT fehérje nagyjából 40 százalékos csökkenése volt; a homozigótáknál 65 százalékos csökkenés mutatkozott.
Az állatok életképesek voltak, de a neuromuszkuláris csomópontokban alacsonyabb volt az ACh felszabadulása, amit az ACh csökkent vesikuláris tartalmának tulajdonítottak. A homozigóták esetében a következmények súlyosak voltak: jelentős izomerő-csökkenést mutattak, képtelenek voltak a rotorodon navigálni, és nagyon alacsony fizikai állóképességet mutattak futópadon. Ezzel szemben a heterozigótáknak a normális egereknél hosszabb időbe telt a rotorod megtanulása, de végül ugyanolyan jártasságot értek el, mint vad típusú alaktársaik. Úgy tűnik, az egerek motoros problémák nélkül tolerálták a VAChT mérsékelt csökkenését a neuromuszkuláris csomópontokban, de egy bizonyos küszöbérték alatt a hiány működésképtelenné tette őket.
A homozigóták izomproblémái miatt nem lehetett őket viselkedési problémákra vizsgálni, de a heterozigóta egerek lehetőséget adtak arra, hogy a központi idegrendszeri acetilkolin komplex viselkedésekhez való hozzájárulását tanulmányozzák. Ehhez a kutatók először is megerősítették, hogy a heterozigótákban csökkent a kolinerg tónus. Az élő állatok frontális kéregében és striatumában végzett mikrodialízis-mérések azt mutatták, hogy az extracelluláris ACh-szint egyharmadával csökkent, a stimulált felszabadulás pedig tompult. A teljes agyi ACh valójában megnőtt, de a VAChT csökkenése kisebb felszabaduló készletet eredményezett.
A heterozigóta állatok ugyanúgy teljesítettek, mint normál almozott társaik egy elkerülő tesztben, ahol meg kellett tanulniuk és emlékezniük kellett arra, hogy ne lépjenek le egy villamosított platformra. Az eredmények azt mutatják, hogy ez a hippokampusz-függő tanulási és emlékezeti útvonal a gyenge kolinerg tónus ellenére is megmarad az állatokban. Egy másik tesztben, a tárgyfelismerésben azonban a heterozigóták rosszabbul teljesítettek az ismerős tárgyakra való emlékezésben 1,5 vagy 24 órával a tréning után. Amikor a “tárgy” egy másik állat volt, szintén nem reagáltak rá ismerősként. Mivel az egerek szag alapján ismerik fel egymást, a kutatók kizárták, hogy a heterozigótáknak szaglási problémáik voltak, és arra a következtetésre jutottak, hogy a társas felismerés kudarca valódi kognitív hiba volt. Ez a memóriahiba az Alzheimer-kór egyes tüneteit utánozza, és érdekes módon az ACh kolinészterázgátlókkal történő növelésével visszafordítható volt. Ez azt mutatja, hogy a memóriahatásokat a csökkent ACh okozta, és nem a csökkent VAChT valamilyen fejlődési hatása. A kolinészteráz-gátlók nem voltak hatással a vad típusú egerek viselkedésére.
“Megfigyeléseink alátámasztják azt az elképzelést, hogy a csökkent kolinerg tónus az AD egérmodellekben valóban okozhat hiányosságokat a szociális memóriában” – írják a szerzők. A jövőbeni, ezeket az egereket használó vizsgálatok szerintük segíthetnek megérteni a kolinerg csökkenés hozzájárulását a központi idegrendszeri kórképeket kísérő viselkedésbeli változásokhoz. Emellett megjegyzik, hogy eredményeik arra utalnak, hogy a vezikuláris transzporterek expressziójának csökkenése kevésbé tolerálható, mint az ACh szintetizáló enzim, a kolin acetiltranszferáz csökkenése, amelyet széles körben használnak a kolinerg hiányosságok mérésére az AD-ben.
Az alapkutatás oldalán a munka a neurotranszmisszió szabályozásának egy másik helyét mutatja be, ezúttal a vezikulákba töltött ACh preszinaptikus szintjén. Ezt a pontot Thomas Hnasko és Robert Edwards (University of California, San Francisco) kísérő előzetese vizsgálja.
A második tanulmányban az α-szinuklein kóros hatásait nem a túl kevés, hanem a túl sok neurotranszmitter esetéhez kötik. Ebben az esetben a neurotranszmitter a dopamin, amely oxidatív károsodást okozhat, ha felhalmozódik a citoszolban. Normális körülmények között a citoszolikus dopamin csak kis hányadát teszi ki a teljes celluláris dopaminnak, amelynek nagy része a vezikulákban van elzárva. Az első szerző, Eugene Mosharov csak a citoszolikus pool mérésére használt intracelluláris patch-elektrokémiát. Megállapította, hogy PC12 sejtekben a citoszolikus dopamin ezzel a technikával a kimutatási határ alatt van, de a sejt L-DOPA-val való kezelése kimutatható jeleket eredményezett. A vad típusú vagy mutáns α-szinukleint (A30P vagy A53T) túlexpresszáló PC12 sejtek kezelése a citoszolikus dopamin nagyobb mértékű növekedését okozta, mint a fehérjék nélküli sejteké, a mutánsok hatása volt a legnagyobb. Hogy megbizonyosodjanak arról, hogy az eredmény nem csak az L-DOPA-val kezelt sejtekre korlátozódik, a kutatók olyan egér mellékvese-kromaffin sejteket vizsgáltak, amelyekben kimutatható volt a citoszolikus dopamin alapszintje. Azt találták, hogy az α-szinuklein A30P mutánst (de nem vad típusú α-szinukleint) expresszáló transzgenikus egerekből származó sejtekben a citoszolikus dopamin koncentráció kétszeresére nőtt.
Mivel magyarázható a növekedés? A kutatók ellenőrizték a katekolamin-anyagcserében részt vevő kulcsfontosságú fehérjék szintjét, de egyik változás sem magyarázta a hatást. A korábbi megfigyelések alapján, miszerint az α-szinuklein növelheti a vezikulák permeabilitását, megvizsgálták a fehérje hatását izolált kromaffin szemcsékre. A vezikulák kezelése tisztított α-szinukleinnel, akár mutáns, akár vad típusú, protonszivárgást indukált a vezikulákból. A fehérjegradiens összeomlása a vezikulamembránon keresztül várhatóan csökkenti a dopamin felvételét a vezikulákba. A sejtekben a citoszolikus dopaminra gyakorolt hatásokkal összhangban a mutáns fehérjék a vad típusnál nagyobb hatást gyakoroltak a vezikuláris permeabilitásra.
Ha a szinuklein dopaminszivárgást okoz a sejtekben, ez magyarázhatja a fehérje szelektív toxicitását a dopaminerg neuronok számára. A dopamin megnövekedése a sejtekben oxidatív stresszt okoz, egy olyan tulajdonságot, amely nem jellemző más neurotranszmitterekre, amelyeket a szinuklein felszabadíthat másfajta neuronokban.-Pat McCaffrey