Choroba Parkinsona to postępujące schorzenie ośrodkowego układu nerwowego. Objawia się spowolnieniem ruchowym, sztywnością mięśni oraz drżeniem spoczynkowym. Te symptomy są następstwem zaniku komórek dopaminergicznych, budujących część zbitą istoty czarnej środmozgowia. Do tej pory nie został poznany dokładny mechanizm prowadzący do utraty neuronów w tym obszarze mózgu. Naukowcy potwierdzili jednak, że dziedziczna mutacja w genie PINK1 jest jedną z przyczyn wystąpienia rodzinnej postaci choroby Parkinsona o wczesnym początku. Gdy kodowane przezeń białko nie spełnia swojej roli, stare i uszkodzone mitochondria nie są likwidowane. Pracują dalej, produkując duże ilości wolnych rodników. Wyniki badań naukowych sugerują, że PINK1 może spełniać dodatkową rolę – brać udział w procesie neurogenezy.

Początkowo sądzono, że neurogeneza, czyli powstawanie nowych komórek nerwowych z komórek macierzystych, zachodzi tylko w układzie nerwowym płodu. Obecnie wiadomo już, że ten proces ma też miejsce w mózgu dorosłych osobników. To okrycie oraz fakt, że PINK1 może być zaangażowane w regulację neurogenezy pozwoliło badaczom z University of Sheffield na wysunięcie pewnej hipotezy. Założyli, że powstawanie nowych neuronów dopaminergicznych podczas dorosłego życia może zostać zredukowane w wyniku nieprawidłowego działania genów związanych z chorobą Parkinsona, o z kolei przyczynia się do zaniku komórek w istocie czarnej śródmózgowia. W swojej najnowszej pracy skupili się właśnie na genie PINK1, a doświadczenia przeprowadzili na dwóch różnych, ale uzupełniających się modelach.

W pierwszym etapie naukowcy skupili się na danio pręgowanym. Grupę doświadczalną stanowiły zwierzęta pozbawione genu pink1. Autorzy pracy wykonali szereg barwień immunofluorescencyjnych tkanki mózgowej pobranej od osobników podczas kolejnych etapów rozwoju, aż do osiągnięcia dorosłości. Miało to na celu wykrycie obecności komórek produkujących dopaminę oraz komórek progenitorowych, z których te powstają. Dodatkowo podali zwierzętom specjalny znacznik, który pozwolił na określenie, czy dane komórki ulegały podziałom podczas dorosłego życia. Naukowcy zastosowali również technikę lineage tracing, dzięki której można śledzić komórki powstałe z danej komórki macierzystej. W kolejnym etapie postanowili sprawdzić, jak brak genu PINK1 wpłynie na neurogenezę u człowieka. W tym celu wyhodowali mały fragment tkanki mózgowej, nazywany organoidem, który odwzorowywał fragment śródmózgowia. Badacze porównywali wzrost organoidów wyhodowanych z komórek posiadających gen PINK1 oraz tych, które go nie miały. W tym przypadku wybarwiali markery jądrowe, neuronalne oraz komórki dopaminergiczne.

Dzięki zastosowanym metodom autorzy pracy wykazali, że komórki dopaminergiczne tworzą się u ryb podczas dorosłego życia, jednak z wiekiem proces ten spowalnia. Brak ekspresji genu pink1 hamował ich powstawanie, zwłaszcza w okresie wczesnej dorosłości. Podobnej redukcji nie obserwowano w przypadku neuronów innego typu. Podczas wzrostu organoidów badacze odkryli, że brak PINK1 również ograniczył tworzenie się komórek dopaminergicznych, ale podobnie, jak u danio nie wpłynął na powstawanie pozostałych typów komórek.

“Nasze badanie dostarcza dowodów na to, że ograniczenie neurogenezy spowodowane wiekiem lub predyspozycjami genetycznymi może przyczyniać się do rozwoju chorób neurodegeneracyjnych. Z użyciem dwóch różnych modeli udowodniliśmy, że powstawanie nowych komórek dopaminergicznych jest hamowane, gdy białko Pink1 nie występuje w organizmie. Przypuszczamy, że to odkrycie może przyczynić się do rozwoju nowatorskich metod leczenia pacjentów cierpiących na chorobę Parkinsona z powodu mutacji w genie PINK1” – podsumowują autorzy badania.

 

DK

Bibliografia:
Brown S.J. et al. PINK1 deficiency impairs adult neurogenesis of dopaminergic neurons. Scientific Reports, 2021

Dodaj komentarz