...

Neurologiczna zagadka sprzed 125 lat rozwiązana

Naukowcy przez przypadek odkryli funkcje tajemniczej dotychczas struktury zaobserwowanej w ośrodkowym układzie nerwowym przez Camillo Golgiego pod koniec XIX wieku. Być może odkrycie to przyczyni się do opracowania nowych metod leczenia epilepsji.

W 1893 roku włoski neurobiolog Camillo Golgi – znany z odkrycia organellum nazywanego do dziś aparatem Golgiego – zidentyfikował nieznane dotąd struktury macierzy pozakomórkowej obecne w ośrodkowym układzie nerwowym. Ta struktura, oplatająca niektóre neurony, nazywana jest obecnie siecią okołoneuronalną (ang. perineuronal nets, PNN). Golgi uznał, że pełni ona funkcję swoistego “gorsetu”, który utrudnia przekazywanie impulsów nerwowych, a tym samym – komunikację między neuronami. Dokładna rola PNN wciąż jednak pozostawała nieznana.

Od odkrycia sieci okołoneuronalnej minęło 125 lat. Badacze z ośrodków naukowych w stanie Virginia w USA prowadzili badania nad epilepsją rozwijająca się na skutek śmiertelnego nowotworu mózgu – glejaka. Jest to rak ośrodkowego układu nerwowego, wywodzący się z komórek glejowych. Jego wzrost, jako jedynego z tego typu chorób, jest ograniczony ze względu na miejsce jego występowania – kości czaszki uniemożliwiają mu swobodne zwiększanie rozmiarów. Dlatego też wytwarza on znaczne ilości glutaminianu.

Glutaminian jest neuroprzekaźnikiem pobudzającym. W normalnych warunkach jest niezbędny do prawidłowego przebiegu wielu procesów, np. związanych z przyswajaniem informacji. Jednak w nadmiarze prowadzi do tzw. ekscytotoksyczności, czyli nadmiernego pobudzenia neuronów, które skutkuje ich obumieraniem. Napady padaczkowe, wynikające właśnie z nadmiernego pobudzenia komórek nerwowych, często stanowią pierwsze objawy glejaka. Pobudzenie ośrodkowego układu nerwowego jest kontrolowane przez główny neuroprzekaźnik hamujący, GABA. Między nim a glutaminianem występuje dynamiczna równowaga, warunkująca prawidłowe funkcjonowanie neuronów.

Badacze zaobserwowali, że komórki glejaka wydzielają do przestrzeni zewnątrzkomórkowej enzymy, które niszczą jej struktury utrzymujące komórki na miejscu. Jest to związane z faktem, iż nowotwór ten wykazuje niekiedy znaczny stopień złośliwości i tworzy przerzuty. Zaskoczeniem jednak był fakt, iż część z tych enzymów atakowała sieci okołoneuronalne.

“Zaczęliśmy od badania epilepsji związanej z nowotworami i przez przypadek dowiedzieliśmy się innej ważnej rzeczy na temat funkcjonowania mózgu w chorobie i w zdrowiu – mówi Harald Sontheimer, współautor badania. – Niespodziewanie zobaczyliśmy także enzym atakujący sieci okołoneuronalne. Byłem zaskoczony, widząc aktywność napadów, kiedy neurony zostały pozbawione tej sieci.”

Badacze zauważyli, że PNN często otacza neurony GABA-ergiczne. Komórki, którym towarzyszy, mają zmniejszoną pojemność membranową, czyli zdolność do gromadzenia ładunku elektrycznego. Sprawia to, że mogą wywołać impuls nerwowy nawet dwukrotnie szybciej niż te, które nie są związane z siecią. Enzymy pochodzące z glejaka są w stanie zniszczyć PNN w niespełna 30 minut. Okazało się to wystarczające do wywołania napadów padaczkowych nawet wówczas, gdy neurony pozostały nieuszkodzone.

“Bez sieci okołoneuronalnych neurony hamujące będą działały zbyt wolno, a zatem hamowanie stanie się zbyt słabe, zbyt późne i drgawki wystąpią nawet w zdrowych mózgach – mówi Sontheimer. – Nikt nie sądził, że te struktury będą miały tak istotny wpływ na przebieg normalnych procesów.”

Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO) ponad 50 mln osób na świecie cierpi z powodu epilepsji, przy czym co trzecia z nich nie reaguje na dostępne obecnie metody leczenia. Naukowcy zamierzają prowadzić dalsze badania, aby ocenić znaczenie sieci okołoneuronalnych w innych postaciach tej choroby, nie związanych z nowotworami, lecz wynikających z urazów głowy lub infekcji mózgu.

“Jeśli potwierdzimy naszą hipotezę, że uszkodzenie sieci okołoneuronalnych jest odpowiedzialne za inne formy nabytej epilepsji, inhibitory tych enzymów mogą stanowić potencjalny kierunek leczenia – mówi Sontheimer. – Potrzebujemy nowych metod leczenia padaczki. Myślę, że to może być skuteczny sposób kontrolowania ataków. No i rozwiązaliśmy 125-letnią tajemnicę neurologii! Na tym polega nauka podstawowa: utrzymywanie otwartego i czujnego umysłu, aby odpowiadać na stare i nowe pytania.”
Bibliografia

Tewari B.P., Chaunsali L., Campbell S.L., Patel D.C., Goode A.E., Sontheimer H. Perineuronal nets decrease membrane capacitance of peritumoral fast spiking interneurons in a model of epilepsy. Nature Communications, 2018

Udostępnij:
Facebook
Twitter
LinkedIn

Ostatnie wpisy:

Podziel się opinią!

polecane wpisy:

Hirudoterapia – sposób na migenę?

Nie masz dostępu do tych treści Wygląda na to, że nie masz rangi Czytelnik, aby ją otrzymać zaloguj się klikając na przycisk poniżej. Przejdź do logowania Nie masz jeszcze konta? Dołącz do nas! Logowanie

Dzieci powinny czytać

W młodym wieku zachodzą kluczowe procesy plastyczności neuronalnej, które są istotne dla rozwoju mózgu. Dlatego warto wspierać u dzieci zachowania kształtujące ich rozwój, ponieważ mogą okazać się korzystne w dorosłym życiu. Przykładem takiego zachowania jest czytanie książek, czyli jedna z...

Kondycja wątroby a funkcje poznawcze

Przewlekłe choroby wątroby są coraz to bardziej powszechne w społeczeństwie. W ich przebiegu obserwuje się postępujące zmiany polegające na stopniowym zastępowaniu prawidłowego miąższu wątroby tkanką włóknistą, co prowadzi do zaburzeń struktury i funkcji tego narządu. Coraz więcej doniesień naukowych wskazuje,...

Archiwum: