Reeliny to białka z rodziny glikoprotein. Należą one do grupy cząsteczek adhezyjnych. Kodowane są przez gen RELN. Uwalniane są przez komórki Cajala-Retziusa, niektóre subpopulacje interneuronów GABAergicznych oraz komórki ziarniste móżdżku. Reeliny występują głównie w mózgu, a w mniejszych ilościach również w tkankach obwodowych (m.in. w wątrobie i w sercu), w szpiku kostnym i we krwi. Białka te oddziałują na komórki poprzez receptory z rodziny LDL (LDLR). Reeliny odgrywają istotną rolę w procesie migracji neuronów we wczesnych etapach rozwoju kory mózgowej. U osób dorosłych modulują zaś plastyczność synaptyczną. Stymulują także rozwój dendrytów i biorą udział w procesie neurogenezy. Zmiany w ilości i zaburzone działanie reelin mogą prowadzić do patologii układu nerwowego. Zmniejszoną aktywność reelin obserwuje się m.in. u pacjentów ze schizofrenią, z chorobą afektywną dwubiegunową i z autyzmem.
1. Historia odkrycia reelin
Reeliny zostały odkryte w latach 50. XX wieku przez Douglasa Scotta Falconera z Uniwersytetu w Edynburgu. Prowadził on badania na myszach w celu zrozumienia mechanizmów rozwoju ośrodkowego układu nerwowego (OUN). U niektórych gryzoni zaobserwował trudności z poruszaniem się. Odkrył, że osobniki te obciążone były mutacjami powodującymi głęboki niedorozwój móżdżku, który odpowiada za lokomocję. Nazwał je myszami reeler, ze względu na charakterystyczny chód, któremu towarzyszyło zataczanie się. [2]
Badania histopatologiczne przeprowadzone w latach 60. XX wieku wykazały, że móżdżek myszy reeler jest drastycznie zmniejszony, a organizacja warstwowa mózgu jest zaburzona. W 1994 roku odkryto allel związany z mutacją reeler, co umożliwiło mapowanie genu RELN na chromosomie 7q22, a następnie jego klonowanie i identyfikację. Japońskim naukowcom z Kochi Medical School udało się wyhodować przeciwciała przeciwko ekstraktom mózgowym u myszy reeler. Kilka lat później odkryto, że substancje te są specyficznymi przeciwciałami monoklonalnymi dla reelin i nazwano je CR-50 (ang. marker Cajal-Retzius 50). Badacze zauważyli, że CR-50 reaguje specyficznie z neuronami Cajal-Retzius, których funkcjonalna rola była do tej pory nieznana. [2]
Dość szybko sklonowano gen ludzkiego RELN, a kilka lat później zidentyfikowano osoby będące nosicielami mutacji reeler. U tych pacjentów stwierdzono tzw. bezzakrętowość (ang. lissencephaly), czyli wadę wrodzoną wynikającą z zaburzonej migracji neuroblastów, a także towarzyszącą jej hipoplazję móżdżku. Obraz zaburzeń bardzo przypominał ten obserwowany u myszy reeler. Obecnie trwają badania nad kontrolą poziomu ekspresji reelin i potencjalnym zastosowaniem tych białek w farmakoterapii zaburzeń psychicznych u ludzi. [2]
2. Budowa reelin
Reeliny są wielkocząsteczkowymi białkami macierzy międzykomórkowej o masie 388-420 kDa. Składają się z kilku ważnych części, które razem tworzą funkcjonalny peptyd zdolny do odgrywania wielu ról w organizmie. Koniec N reeliny zawiera peptyd sygnałowy, który pomaga białku opuścić komórkę i przejść do przestrzeni zewnątrzkomórkowej. W tym regionie znajduje się również niewielki fragment łańcucha, przypominający swoją strukturą odrębny polipeptyd, odpowiedzialny za komunikację z komórkami. Ponadto reeliny zawierają miejsca zwane determinantami antygenowymi (epitopami). Jest to element rozpoznawany przez specjalne przeciwciało o nazwie CR-50. Ma ono zdolność do wiązania się z N-końcem reeliny i blokowania jej funkcji, co zakłóca jej zdolność do tworzenia homodimerów poprzez wiązania disiarczkowe. [2,14]
Centralna część reeliny składa się z ośmiu powtórzeń łańcucha aminokwasowego. Każdy z tych fragmentów zawiera dodatkowo po dwa łańcuchy sekwencyjne rozdzielone wzorem cysteiny, co jest typowe dla białek zewnątrzkomórkowych. Powtórzenia te odgrywają ważną rolę w sygnalizacji międzykomórkowej. Natomiast fragment C-końcowy jest wysoce konserwatywny. Zawiera on dodatnio naładowane jony, które są kluczowe dla prawidłowego przekazywania sygnałów. Reguluje on sposób oddziaływania reeliny z innymi cząsteczkami oraz wpływa na utrzymanie stabilnej struktury białka. [2]
3. Uwalnianie reelin
Reeliny są magazynowane i uwalniane z pęcherzyków Golgiego. Tempo ich sekrecji zależy od szybkości ich syntezy. Po uwolnieniu reelina łączy się z podjednostką α3 obecną na powierzchni neuronów receptora integryny. Efektem przyłączenia cząsteczki reeliny do receptora jest aktywacja kinazy tyrozynowej neuronu i fosforylacja białka Dab-1 (ang. disabled homolog 1), skutkująca przemieszczaniem czynników transkrypcyjnych do odpowiednich przedziałów komórki. Sygnalizacja reelin uruchamia zależną od białka Dab-1 kaskadę sygnałową obejmującą kilka rodzajów kinaz. Proces ten odpowiada za kontrolę prawidłowej migracji neuronów i ich odpowiednie rozmieszczenie podczas rozwoju ośrodkowego układu nerwowego. [14]
4. Receptory reelin
Receptory dla reelin należą do rodziny białek transbłonowych typu I, o wysoce konserwatywnej strukturze składającej się z 5 domen. Na położonym zewnątrzkomórkowo N-końcu znajduje się domena wiążąca ligand ze zmienną liczbą powtórzeń bogatych w cysteinę. Receptory te mają także 3 położone zewnątrzkomórkowo homologiczne domeny prekursorów czynnika wzrostu naskórka (ang. epidermal growth factor, EGF), które odpowiadają za zależne od pH uwalnianie ligandu. Dodatkowo zawierają domenę ulegającą procesowi glikozylacji (ang. O-linked, OLS), czyli przyłączeniu cząsteczki glukozy do seryny (Ser) lub treoniny (Thr) w łańcuchu polipeptydowym. Na C-końcu cząsteczki receptora umiejscowione są zaś 1, 2 lub 3 motywy NPXY, które odpowiadają za transport endocytarny i transmisję sygnału oraz wyróżniają się brakiem aktywności kinazy tyrozynowej. [18]
Do najważniejszych receptorów z rodziny LDL należą receptory apolipoproteiny E2 (ang. apolipoprotein E receptor 2, ApoER2), zwane także receptorami lipoprotein niskiej gęstości 8 (ang. low-density lipoprotein receptor-related protein 8, LRP8) i receptory lipoprotein o bardzo małej gęstości (ang. the very-low-density-lipoprotein receptor, VLDLR). Choć różnią się między sobą kilkoma elementami strukturalnymi, to ich budowa jest typowa dla białek z rodziny LDL. Receptory ApoE2 i VLDL wykazują około 50% homologii sekwencyjnej, przy czym obszary największych różnic znajdują się w domenach OLS i w obszarach wewnątrzkomórkowych o alternatywnym splicingu. [18]
4.1. Receptory ApoE2
Receptory ApoE2 to białka o masie cząsteczkowej 36,1 kDa. [20] Kodowane są przez gen LRP8 umiejscowiony na chromosomie 1. Każdy receptor ApoE2 ma jeden motyw NPXY. Domeny wiążące ligandy cechują się 8 powtórzeniami bogatymi w cysteinę, które w procesie transkrypcji ulegają cięciu w miejscu 5 eksonu. Dodatkowo ApoER2 na C-końcu mają alternatywnie splicowane regiony złożone z 59 aminokwasów z przewagą proliny. Są one istotne dla transmisji synaptycznej i interakcji receptora z innymi białkami. Ponadto w ApoER2 domena OLS jest większa niż w receptorach VLDL. [18]
Receptory ApoE2 uczestniczą w przekazywaniu sygnału i endocytozie wybranych ligandów. U płodu związanie receptora ApoE2 z reeliną nasila migrację neuronów. Natomiast w późniejszym okresie życia kompleks reelina-ApoER2 wpływa na utrzymanie długotrwałego wzmocnienia synaptycznego (ang. long-term potentiation, LTP). Zmniejszona ekspresja ApoER2 jest związana z rozwojem wielu schorzeń neurologicznych. [15-17]
4.2. Receptory VLDL
Receptory VLDL to białka o masie cząsteczkowej 130 kDa. Gen VLDLR znajduje się na chromosomie 9. Receptory VLDL mają jeden motyw NPXY i niewielkich rozmiarów domenę OLS. Domeny odpowiedzialne za wiązanie ligandów zawierają 8 powtórzeń bogatych w cysteinę. [18,19] Każde z nich ma 3 wiązania disiarczkowe i miejsce na jon wapnia. Domena N-końcowa VLDLR składa się z reszty glicyny, 27 reszt hydrofobowych pełniących funkcję peptydu sygnałowego, trzech fragmentów EGF oraz β-śmigła, który odgrywa istotną rolę w zależnej od pH dysocjacji kompleksu ligand-receptor. [21,22]
Receptory VLDL odgrywają znaczącą rolę w rozwoju i funkcjonowaniu układu nerwowego. Są częścią szlaków sygnałowych, biorą udział w migracji neuronów, jak również odpowiadają za prawidłowe rozmieszczenie komórek piramidalnych w pierwszej warstwie kory mózgowej. Mutacje w genie VLDLR w obszarze OUN prowadzą do hipoplazji móźdźku. [21,23]
5. Funkcje reelin
Reeliny odgrywają istotną rolę w wielu procesach neurobiologicznych, począwszy od regulacji migracji neuronów w okresie embrionalnym, aż po kształtowanie i stabilizację połączeń synaptycznych w mózgu osób dorosłych. Ich obecność jest niezbędna dla prawidłowego rozwoju struktur korowych. Zaburzenia ich produkcji prowadzą do poważnych dysfunkcji neurologicznych, takich jak zaburzenia lękowe, schizofrenia czy padaczka. [2]
Migracja neuronów jest jednym z najważniejszych etapów rozwoju mózgu. W procesie tym młode komórki przemieszczają się do swoich ostatecznych lokalizacji, aby utworzyć zorganizowane sieci komórkowe. Reeliny biorą udział w formowaniu się kory mózgowej i hipokampa. W przodomózgowiu rozwijającego się płodu białka te są produkowane głównie przez umiejscowione w strefie brzeżnej kory mózgowej komórki Cajala-Retziusa. Pełnią funkcję cząsteczek sygnałowych, które napędzają i kontrolują przemieszczanie się komórek nerwowych. Zaburzenia aktywności reelin prowadzą do dezorganizacji warstw korowych mózgu, co powoduje nieprawidłowe rozmieszczenie neuronów i ich dysfunkcje. [2]
Reeliny wpływają silnie na hipokamp, który jest odpowiedzialny za procesy pamięci i uczenia się. U płodu reelina kieruje migracją neuronów piramidalnych, umożliwiając im prawidłowe osadzenie się w warstwach CA1-CA3. W zakręcie zębatym hipokampa, który jest jednym z niewielu obszarów mózgu, gdzie neurogeneza trwa także po urodzeniu, reeliny również pełnią rolę regulatora migracji neuronów, zapewniając odpowiednie formowanie warstw komórkowych przez całe życie. [3] Utrata tych białek w zakręcie zębatym prowadzi do rozproszenia komórek ziarnistych, co jest powiązane m.in. z padaczką płata skroniowego. [4,5] Odkrycie to ma ważne znaczenie kliniczne. Badania na zwierzętach wykazały bowiem, że podanie rekombinowanej reeliny może hamować rozproszenie komórek ziarnistych. [6]
Reeliny wpływają również na rozwój wypustek neuronów – aksonów i dendrytów. W hipokampie białka te promują wzrost i rozgałęzianie się aksonów oraz wzrost dendrytów wierzchołkowych. Jest to szczególnie widoczne w przypadku neuronów piramidalnych, gdzie reeliny uwalniane są przez komórki Cajala-Retziusa. Stymulują one rozwój kolców dendrytycznych, co jest kluczowe dla synaptogenezy. [8,10]
W późniejszych etapach rozwoju mózgu reelina odgrywa rolę w stabilizacji i modulacji połączeń synaptycznych. W mózgu osób dorosłych ekspresja tych białek zachodzi we wszystkich warstwach korowych, co sugeruje, że pełnią one rolę w utrzymaniu plastyczności synaptycznej i w regulacji funkcji poznawczych. Deficyty w ekspresji reelin są powiązane z wieloma zaburzeniami neurologicznymi, w tym z problemami z pamięcią. [2,8]
Związanie się reeliny z receptorami VLDL lub ApoE2 prowadzi do aktywacji szlaku sygnalizacyjnego obejmującego białko DAB-1. Szlak ten jest kluczowy dla przekazywania sygnałów, które regulują migrację neuronów, wzrost wypustek nerwowych oraz synaptogenezę. Reelina działa także na komórki glejowe, wpływając na ich rozwój i pełnione funkcje. Dysfunkcje w sygnalizacji reelina-DAB-1 mogą prowadzić do poważnych zaburzeń w organizacji kory mózgowej i innych struktur mózgu. [2,8,10]
6. Udział reelin w patofizjologii wybranych chorób
6.1. Schizofrenia
Schizofrenia to choroba psychiczna o złożonej etiologii. W jej patogenezie kluczową rolę mogą odgrywać reeliny. U pacjentów cierpiących na schizofrenię poziom tych białek w mózgu jest znacznie obniżony, szczególnie w korze przedczołowej oraz w hipokampie. Pomimo braku mutacji w genie kodującym to białko, dochodzi do jego zmniejszonej aktywności w układzie nerwowym, co jest charakterystyczną cechą tej choroby. Deficyty w ekspresji reelin prawdopodobnie są wynikiem zmian epigenetycznych, wywołanych czynnikami środowiskowymi, takimi jak stres czy infekcje w okresie prenatalnym. [9]
U pacjentów ze schizofrenią obserwuje się deficyty w pamięci i funkcjonowaniu poznawczym, które mogą wynikać z dysfunkcji w sygnalizacji reelin. Białka te wspomagają bowiem tworzenie i stabilizację synaps, a ich niedobór prowadzi do nieprawidłowego funkcjonowania sieci neuronowych. Dodatkowo u pacjentów ze schizofrenią obserwuje się zaburzenia w strukturze kory mózgowej, takie jak nieprawidłowa organizacja warstw komórek i powiększone komory mózgowe. To z kolei może przyczyniać się do powstawania objawów poznawczych schizofrenii. [9]
Zrozumienie roli reelin w patogenezie schizofrenii ma istotne znaczenie dla rozwoju nowych terapii. Interwencje mające na celu zwiększenie ekspresji tych białek lub modulację ich szlaku sygnalizacyjnego mogłyby przywrócić prawidłowe funkcjonowanie ścieżek neuronalnych i poprawić wyniki leczenia pacjentów. Obecnie prowadzone są badania nad substancjami, które wpływają na ekspresję reelin. Może to pomóc w lepszym zrozumieniu patogenezy schizofrenii i przyczynić się do opracowania bardziej skutecznych metod leczenia tej choroby. [9]
6.2. Choroba afektywna dwubiegunowa
Choroba afektywna dwubiegunowa to zaburzenie psychiczne charakteryzujące się występowaniem przeplatających się epizodów maniakalnych i depresyjnych, prowadzące do pogorszenia jakości życia. [32] U pacjentów obserwuje się zmniejszenie aktywności reeliny we wnęce hipokampa. Dochodzi także do obniżenia stężenia białek synaptycznych i zwiększenia poziomu transbłonowej izoformy czynnika martwicy nowotworów (ang. tumor necrosis factor α, TNFα). W korze śródwęchowej spada zaś liczba i gęstość neuronów GABA-ergicznych. [33]
W 2010 roku Goes i wsp. odkryli, że polimorfizm rs362719 RELN był związany z podatnością na chorobę afektywną dwubiegunową, szczególnie u kobiet. Badania post mortem wykazały niższe poziomy reelin w mózgach pacjentów z tym schorzeniem w porównaniu z grupą kontrolną. Jedną z przyczyn jest utrata subpopulacji interneuronów GABA-ergicznych, co powoduje zmniejszenie poziomu reeliny. Ta z kolei, poprzez receptor N-metylo-D-asparaginowy (NMDA) i ApoER2, reguluje pracę synaps i przewodzenie synaptyczne. Dysfunkcja tych procesów odgrywa kluczową rolę w patogenezie choroby. [33,34]
6.3. Zaburzenia ze spektrum autyzmu
Zaburzenia ze spektrum autyzmu charakteryzują się trudnościami w komunikacji i interakcjach społecznych, a także ograniczonym, powtarzalnym zachowaniem. U osób w spektrum występuje również silna potrzeba autostymulacji. Objawy są spowodowane dysfunkcjami rozwoju ośrodkowego układu nerwowego we wczesnych etapach ciąży. [24] Nieprawidłowości związane z ilością i aktywnością reelin są jednym z czynników przyczyniających się do powstawania objawów specyficznych dla zaburzeń ze spektrum autyzmu. [11]
Reeliny uczestniczą w kształtowaniu się cytoarchitektoniki kory mózgu. Zmniejszona aktywność tych białek i/lub mutacje w genie RELN są jedną z przyczyn nieprawidłowego kształtowania się móżdżku. Ten zaś odgrywa kluczową rolę w powstawaniu koordynacji ruchowej, kształtowaniu procesów poznawczych czy w przetwarzaniu bodźców sensorycznych. Zmiany w jego strukturze, zwłaszcza w obszarze robaka, mogą powodować zaburzenia motoryczne. Natomiast uszkodzenia lub niedostateczne wykształcenie się tej części mózgu, szczególnie płacików VI i VII, które są silnie powiązane z układem limbicznym, prowadzą do deficytów w przetwarzaniu bodźców emocjonalnych. To z kolei utrudnia funkcjonowanie społeczne. [11,24]
6.4. Padaczka
Padaczka jest jedną z najczęściej występujących chorób neurologicznych na świecie. Charakteryzuje się się długotrwałymi zaburzeniami funkcjonowania mózgu objawiającymi się
powstawaniem spontanicznych napadów drgawkowych, a także powikłaniami neurobiologicznymi, poznawczymi, psychologicznymi i społecznymi. Jedną z przyczyn rozwoju padaczki jest mutacja w promotorze genu kodującego reelinę. [12]
Obniżony poziom mRNA reeliny i zmiany w jej aktywności, prowadzą do uszkodzenia struktury hipokampa. W badaniach na myszach wykazano, że podanie osobnikom z padaczką kwasu kainowego powodowało spadek poziomu mRNA reeliny w neuronach wnęki hipokampa. Natomiast u ludzi z padaczką obserwuje się nasilenie metylacji promotora genu kodującego reelinę w porównaniu do osób zdrowych. Utrata neuronów wykazujących ekspresję mRNA reeliny jest ściśle skorelowana z rozproszeniem komórek ziarnistych. Jest to zjawisko powszechnie obserwowane wśród pacjentów z padaczką skroniową. [12]
6.5. Choroba Alzheimera
Choroba Alzheimera to postępujące schorzenie neurodegeneracyjne prowadzące do zaburzeń poznawczych i otępienia. Charakteryzuje się utratą pamięci, trudnościami w komunikowaniu się i zmianami osobowości oraz nastroju. W ostatnich latach wzrosło zainteresowanie rolą reelin w patogenezie tego schorzenia. [13]
Reeliny biorą udział w szlakach sygnałowych związanych z neurodegeneracją. Są zaangażowane w hamowanie fosforylacji białka tau, które jest kluczowym czynnikiem powstawania choroby Alzheimera. Nadmierna fosforylacja białka tau prowadzi do tworzenia splotów neurofibrylarnych, powodujących włóknienie nerwów i patologiczną, wewnątrzkomórkową agregację białek. Reeliny, poprzez interakcję z receptorami ApoE2 i VLDL, aktywują białko Dab1, które z kolei moduluje fosforylację tau. Niektóre izoformy reeliny, takie jak RELN-COLBOS, mogą prowadzić do wzmożonej aktywacji Dab1, co skutkuje zmniejszoną fosforylacją tau, a tym samym zmniejsza akumulację patologicznych splotów neurofibrylarnych. Przyczynia się to do opóźnienia wystąpienia objawów demencji u osób w grupie ryzyka. [13]
Reeliny hamują także rozprzestrzenianie się białka tau w mózgu, szczególnie w obszarach kory śródwęchowej i hipokampa, które są kluczowe dla procesów pamięciowych i poznawczych. U pacjentów z wariantem RELN-COLBOS, pomimo obecności dużych ilości złogów amyloidowych, obserwowano ograniczoną patologię tau w korze śródwęchowej. To właśnie kora śródwęchowa jest obszarem mózgu, w którym pojawiają się pierwsze oznaki rozwoju choroby Alzheimera. Leczenie mające na celu zwiększenie aktywności reeliny lub modulację jej szlaku sygnalizacyjnego może pomóc w hamowaniu postępu choroby, szczególnie w jej początkowych stadiach. [13]
Do rozwoju choroby Alzheimera przyczyniają się również nieprawidłowości w działaniu receptorów NMDA. Ich dysfunkcje prowadzą do upośledzenia funkcji poznawczych. Jedną z przyczyn ich zaburzonego działania są błędy w szlakach sygnalizacyjnych, którym pośredniczą reeliny. Zdarza się, że reeliny aktywują inne warianty białka apolipoproteiny E, np. ApoE4, które powoduje degradację receptorów ApoE2 i usunięcie ich z powierzchni neuronów. Zakłóca to plastyczność synaptyczną i fosforylację receptorów NMDA, które są kluczowe dla prawidłowego działania pamięci i procesów uczenia się. [34]
6.6. Depresja
Niedobór reelin jest związany z powstawaniem depresji. Pośmiertna analiza immunocytochemiczna tkanek hipokampa pacjentów z ciężką depresją wykazała, że liczba komórek zawierających to białko była wyraźnie mniejsza niż w grupie kontrolnej. Istotne zmniejszenie gęstości reelin zaobserwowano głównie w hipokampie, jak i w strukturach wchodzących w skład jego formacji, m.in. w zakręcie zębatym. [30]
Wiele badań na zwierzętach dotyczących depresji opiera się na paradygmatach przewlekłego lub powtarzającego się stresu. Istnieje bowiem związek pomiędzy narażeniem na traumatyczne lub stresujące wydarzenia a wystąpieniem objawów depresyjnych. W eksperymentach na szczurach, którym podawano wysokie dawki kortykosteronu, zaobserwowano istotny spadek (o 26%) liczby komórek zawierających reelinę, szczególnie w obszarze zakrętu zębatego. Narażenie zwierząt na stres spowodowało zaburzenia aktywności reelin w neuronach GABA-ergicznych zlokalizowanych w sąsiedztwie zakrętu zębatego, co zahamowało neurogenezę hipokampa. Szczury, którym podawano kortykosteron, wykazywały stopniowy wzrost zachowań przypominających depresję, czemu towarzyszył znaczący spadek aktywności reelin i liczby komórek ziarnistych w okolicy zakrętu zębatego. Niedojrzałe komórki, którym udało się przeżyć, miały nieprawidłowo wykształcone wypustki dendrytyczne. Efektem było zakłócenie działania hipokampa i wzmocnienie zachowań przypominających depresję. Również wysoki poziom krążących glikokortykoidów osłabia aktywność reeliny, co powoduje deficyty w dojrzewaniu neuronów i rozwój zachowań przypominających depresję. [31]
Istnieje również hipoteza mówiąca o tym, że na powstawanie depresji ma wpływ reelina obecna na komórkach obwodowych, m.in. na limfocytach czy monocytach. Limfocyty pobrane od pacjentów z depresją charakteryzowały się zwiększoną wielkością skupisk białek transportera serotoniny i receptora serotoniny 2A wzdłuż błony plazmatyczne. Podobne zmiany obserwowano u szczurów, którym podawano kortykosteron. Istotny jest też fakt, że podczas stanu zapalnego w organizmie uwalniane są cytokiny prozapalne. Są one jednym z najlepiej scharakteryzowanych biomarkerów depresji. Zmiany w aktywności reelin i grupowaniu białek błonowych w limfocytach obwodowych i monocytach mogą leżeć u podstaw niektórych zaburzeń związanych z ekspresją cytokin. Te z kolei odgrywają kluczową rolę w patofizjologii ciężkich zaburzeń depresyjnych. [31]
6.6.1. Depresja ciążowa
Ciąża to okres w życiu kobiety, w którym niezwykle istotna jest równowaga psychofizyczna. W przypadku, gdy osiągnięcie dobrostanu nie jest możliwe, ciąża i zachodzące wraz z jej rozwojem zmiany mogą stać się ogromnym źródłem stresu. To z kolei zagraża zdrowiu zarówno matki, jak i płodu. W krajach wysoko rozwiniętych od 5 do 15% kobiet w ciąży ma objawy depresji i/lub zaburzeń lękowych. Wskaźniki te są jeszcze wyższe w krajach o niskich i średnich dochodach. [35,36]
Stres prenatalny wpływa negatywnie na przebieg ciąży i ma długoterminowe konsekwencje dla samopoczucia i zdrowia psychicznego potomstwa. Po osiągnięciu dojrzałości predysponuje do zaburzeń poznawczych i emocjonalnych. Może być nawet czynnikiem ryzyka rozwoju schorzeń neuropsychiatrycznych. Rozwijający się układ nerwowy potrzebuje odpowiedniej ilości białek do tworzenia się warstw korowych i dojrzewania synaptycznego. Stres prenatalny prowadzi do dysregulacji komórek i niedoboru protein, w tym reeliny. Ta z kolei jest niezbędna do adaptacji organizmu do zmieniających się warunków środowiskowych. Deregulacja reelin w życiu płodowym jest związana z niedostosowaniem psychospołecznym po urodzeniu. [35,36]
W badaniach na ciężarnych szczurach przeanalizowano wpływ stresu prenatalnego na aktywność reelin i sygnalizację komórkową. U zwierząt narażonych na stres prenatalny zaobserwowano zmniejszoną liczbę neuronów zawierających reelinę w warstwie korowej. Ponadto neurony tych zwierząt wykazywały zmniejszoną ekspresję tych białek. Następowały u nich również zmiany w sygnalizacji komórkowej i metylacji DNA promotora reelin. Po osiągnięciu dojrzałości osobniki te cechowały się nadmierną spontaniczną aktywnością lokomotoryczną i wysokim poziomem lęku. Miały także problem z uczeniem się i konsolidacją pamięci. [36]
W badaniach z udziałem kobiet sprawdzono wpływ stosowania leków przeciwdepresyjnych z grupy inhibitorów wychwytu zwrotnego serotoniny (SRI) w ciąży na poziom reelin u noworodków po urodzeniu. Matki przyjmujące w czasie ciąży leki SRI miały wyższe poziomy reeliny, podczas gdy urodzenie przez nie noworodki wykazywały niższe całkowite stężenie tego białka. Dotyczyło to szczególnie dzieci płci żeńskiej. Poziomy reeliny różniły się także w zależności od genotypu w regionie promotora transportera serotoniny (SLC6A4). Prenatalna ekspozycja na SRI oraz posiadanie genotypu SLC6A4 wpływają na ekspresję reeliny zarówno u matki, jak i u noworodka, co może odbijać się na zachowaniu dziecka. Noworodki z niedoborem tego białka krócej spały i cechowały się większą drażliwością. [37]
6.7. Bezzakrętowość
Bezzakrętowość (ang. lissencephaly), zwana także gładkomózgowiem typu I, to wada wrodzona dziedziczona autosomalnie recesywnie. Wynika z heterotopii istoty szarej. Półkule mózgowe pozostają gładkie. Wykształcają się zaledwie bruzdy Sylwiusza, hipokampa i ostrogowa. Kora mózgowa ma nie ma wyraźnego podziału na warstwy. U dzieci z tą wadą występuje głębokie opóźnienie rozwoju psychicznego i motorycznego. Bardzo często pojawiają się napady padaczkowe i znaczne obniżenie odporności. Śmiertelność jest bardzo wysoka. Bezzakrętowość jest związana z poważnymi nieprawidłowościami w rozwoju móżdżku, hipokampa i pnia mózgu. [25,28] Jedną z przyczyn jej powstawania są mutacje w genie kodującym reeliny. [26]
Mutacje RELN zakłócają proces splicingu cDNA reelin prowadząc do niedoboru tych białek w OUN. Do bezzakrętowości i hipoplazji móżdżku mogą również prowadzić zaburzenia składania genu Dab1. Białko to jest najważniejszym regulatorem sygnalizacji reelin i pośredniczy w prawidłowym rozmieszczeniu neuronów w rozwijającym się mózgu. Zarówno gen Dab1, jak i gen RELN są niezbędne do prawidłowego warstwowania kory mózgowej podczas rozwoju embrionalnego. Myszy pozbawione Dab1 wykazują fenotyp porównywalny do myszy z niedoborem reelin, w tym zaburzenie warstwowania neuronów w korze mózgowej, w hipokampie i w móżdżku. Lepsze zrozumienie roli tych białek w rozwoju neuronalnym może pomóc w skuteczniejszym diagnozowaniu rodziców będących nosicielami mutacji i zapobiec rozwojowi tej wady genetycznej u dzieci. [27,29]
6.8. Obrzęki limfatyczne
Obrzęk limfatyczny to zastój płynów (głównie chłonki) w tkance, spowodowany najczęściej uszkodzeniem lub nieprawidłowym wykształceniem naczyń chłonnych. Układ limfatyczny składa się z naczyń włosowatych limfatycznych, odpowiedzialnych za pobieranie chłonki z tkanek, oraz z naczyń zbiorczych limfatycznych, które transportują limfę do węzłów chłonnych. Jej przepływ jest możliwy dzięki skurczom komórek mięśni gładkich (ang. smooth muscle cells, SMC) wokół naczyń zbiorczych limfatycznych. [38,39]
Reelina jest wydzielana przez komórki śródbłonka limfatycznego. Komunikacja komórek mięśni gładkich z komórkami śródbłonka aktywuje szlaki sygnałowe, w których pośredniczy to białko. Reelina stymuluje rekrutację komórek mięśni gładkich, co jest niezbędne do morfogenezy i prawidłowego funkcjonowania układu limfatycznego. Bierze również udział w tworzeniu nowych naczyń limfatycznych, zwłaszcza w okolicy serca. Proces ten, zwany limfangiogenezą, jest konieczny w celu oczyszczania narządów ze starych komórek i zapobiegania tworzenia się złogów. [38,39]
W badaniach na myszach wykazano, że osobniki z niedoborem reelin miały nieprawidłowo wykształcone naczynia zbiorcze limfatyczne charakteryzujące się zmniejszoną liczbą SMC. Wykazywały także nieprawidłową ekspresję receptora hialuronowego śródbłonka naczyń limfatycznych 1 (LYVE-1). Działanie naczyń limfatycznych było zaburzone, co prowadziło do powstawania obrzęków. Jednocześnie dochodziło to proteolizy reeliny pochodzącej ze śródbłonka. W efekcie komórki śródbłonka wytwarzały białko chemotaktyczne MCP1, odpowiedzialne za transport monocytów do miejsca objętego stanem zapalnym. [38]
6.9. Choroby wątroby
Największą aktywność reeliny na obwodzie obserwuje się w wątrobie. W badaniach na myszach wykazano, że wątroba dorosłych osobników zawiera około ⅓ całkowitej ilości mRNA reeliny, jaka występuje w korze mózgowej. Hepatocyty nie magazynują reeliny, są natomiast odpowiedzialne za utrzymanie krążącej puli tego białka we krwi. Potwierdzają to badania na ludziach. Zarówno wątroba dorosłego człowieka, jak i wątroba płodu ma zdolność do uwalniania reeliny. [41]
Reelina może odgrywać ważną rolę w procesie włóknienia wątroby, a także w rozwoju raka wątrobowokomórkowego. Poziom tego białka ulega zmianom w różnych stadiach przewlekłego zapalenia wątroby, co czyni je potencjalnym markerem diagnostycznym. W 2021 roku Sturm i wsp. przeprowadzili badanie, w którym przeanalizowali próbki krwi pacjentów z przewlekłą chorobą wątroby bez włóknienia, ze zwłóknieniem i z marskością wątroby, a także osób zdrowych z grupy kontrolnej. Stężenia reeliny we krwi określono przy użyciu testu immunoenzymatycznego. Wyniki wykazały, że poziom tego białka we krwi był istotnie podwyższony u pacjentów ze zwłóknieniem lub z marskością wątroby w porównaniu do osób bez włóknienia tego narządu i zdrowych. Ponadto u badanych zmagających się z rakiem wątrobowokomórkowym stwierdzono istotnie wyższe stężenia reeliny niż u osób z samą marskością wątroby. Ilość tego białka we krwi nie była jednak skorelowana z poziomem stanu zapalnego ani z etiologią choroby. [40]
W 2022 roku przeprowadzono badania na myszach w celu zrozumienia, jak reeliny wpływają na etiologię przewlekłych uszkodzeń wątroby. Wykazano, że u osobników z uszkodzeniami wątroby białka te powodowały zaburzenia migracji, aktywacji i proliferacji komórek gwiaździstych wątroby. Namnożone komórki gromadziły się wokół naczyń wrotnych, powodując ich niewydolność i włóknienie. Jednocześnie wprowadzenie odpowiedniego leczenia powodowało, że komórki zawierające reelinę ulegały apoptozie. Natomiast komórki bez reeliny były inaktywowane proporcjonalnie do regresji włóknienia. [42]
6.10. Schorzenia układu krążenia
Krążąca we krwi reelina ma zdolność do tworzenia zakrzepów. W badaniach na myszach z predyspozycją do miażdżycy i z niedoborem receptora lipoprotein o małej gęstości, zmniejszenie poziomu reelin we krwi bądź zablokowanie ich uwalniania przez wątrobę spowodowało zahamowanie postępu choroby. Ponadto w miejscach objętych miażdżycą zmniejszyła się ilość makrofagów i komórek syntetyzujących czynniki adhezyjne. U myszy z wrodzonym niskim poziomem reelin występuje wyraźnie mniejsza adhezja leukocytów w śródbłonku naczyń. Natomiast w hodowlach ludzkich komórek śródbłonka reeliny zwiększają adhezję monocytów i E-selektyny poprzez tłumienie aktywności śródbłonkowej syntazy tlenku azotu (eNOS) i zwiększenie aktywności czynnika jądrowego κB (NF-κB) w sposób zależny od ApoER2. Wyniki te sugerują, że krążąca reelina promuje miażdżycę poprzez zwiększenie stanu zapalnego naczyń i że zmniejszenie lub zablokowanie aktywności krążącej reeliny może stanowić nowe podejście do zapobiegania chorobom układu krążenia. [43]
Krążąca we krwi reelina sprzyja stanom zapalnym i powikłaniom zakrzepowo-zatorowym. Białko to powoduje naciekanie leukocytów i uczestniczy w uszkodzeniach śródbłonka, zwiększając ryzyko zakrzepicy. Poziom reelin koreluje dodatnio ze stężeniem cytokin prozapalnych, m.in. interleukin, chemokin i białka zapalnego makrofagów (ang. macrophage inflammatory protein, MIP). Niektóre badania sugerują, że reeliny odgrywają istotną rolę w zakrzepicy, wpływając na funkcjonowanie płytek i krzepnięcie krwi. Białka te oddziałują z płytkami krwi poprzez różne receptory (w tym ApoER2) i zwiększają rozprzestrzenianie się stanu zapalnego oraz agregację płytek krwi, biorą również udział w tworzeniu skrzepów. [44]