Magyar kutatók felfedezték az agy serkentő szinapszisainak erősségét befolyásoló tényezőket

A politikusokat tényekkel kell szembesíteni. A tudomány tényeket gyárt. Segíts minél többet publikálni belőlük!

Az ELKH Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (KOKI) Nusser Zoltán által vezetett Celluláris Idegélettan Laboratóriumának kutatói legújabb tanulmányukban magyarázatot adnak arra, hogyan tud ugyanazon idegsejt axonja (hosszabb nyúlványa) eltérő erősségű szinapszisokat létrehozni.

A kulcsfontosságú szinaptikus paraméterek (azaz a sejtek közötti kapcsolatot leíró tényezők) legmodernebb fiziológiai és anatómiai módszerek ötvözésével elvégzett összehasonlítása során a kutatók feltárták, hogy a szinaptikus vezikulák (ezek tartalmazzák az ingerületátvivő anyagokat, a neurotranszmittereket az idegsejtekben) eltérő érési állapotban vannak a gyenge és az erős szinapszisokban (vagyis az idegsejtek közötti kapcsolódási helyeken). Az eredményeket bemutató tanulmány a Neuron folyóiratban jelent meg, tudatta az intézet a Qubitnek eljuttatott sajtóközleményében.

A neuronhálózatok működését az idegsejteket összekapcsoló kémiai szinapszisok (amelyek ingerületátvivő anyagokat használnak az ingerület továbbítására) eltérő hatékonysága határozza meg. Évtizedek óta ismert, hogy az azonos típusú szinapszisok is lehetnek strukturálisan és funkcionálisan eltérőek. Bár a szinaptikus, vagyis idegi kapcsolódási diverzitás az elmúlt évtizedekben intenzív kutatások középpontjában állt, az alapjául szolgáló molekuláris folyamatoknak máig csak egyes részleteit tárták fel. A Nusser Zoltán vezette kutatócsoport legújabb eredményei egy fontos lépéssel közelebb visznek a folyamat megértéséhez. A szinaptikus sokféleség egyik példája, amikor ugyanazon idegsejt axonja a célsejtek típusától függően formál eltérő erősségű szinapszisokat.

Egy serkentő piramissejt (szürke) eltérő hatékonyságú szinapszisokat létesít két különböző típusú gátlósejten (narancssárga, kék)Fotó: KOKI

A kutatócsoport korábbi megfigyelései szerint a hippokampusz (amely az előagy része, az emlékezésért és a térbeli tájékozódásért felelős agyterület) piramissejtjei két különböző típusú gátlósejttel kommunikálnak, különböző erősséggel. Az egyikkel gyenge, a másikkal erős szinapszisokat alakítanak ki, de a mögöttes mechanizmusokat eddig nem sikerült azonosítani.

Mostani tanulmányukban a csoport tagjai, Mohammad Aldahabi, Bálint Flóra, Holderith Noémi és Lőrincz Andrea munkájának köszönhetően sikerült jellemezni a szinaptikus különbségekért felelős kulcsparamétereket. Vizsgálataik során elektrofiziológiát, farmakológiát és kalciumion-alapú (Ca2+) képalkotást kombináltak nagy felbontású elektrontomográfiával és replika immunjelölési módszerekkel. Kimutatták, hogy a hippokampális piramissejtek axonjaiból történő ingerületátvivő anyag felszabadulási valószínűség célsejttípusfüggő különbsége nem a dokkolt szinaptikus hólyagok és Ca2+-csatornák eltérő távolságának vagy nanotopológiájának a következménye.

A. Elektrontomográfiás módszerrel készített kép egy piramissejt axonjának végződéséről, melyet szinaptikus hólyagok töltenek ki (kör alakú profilok). A módszer képes minden egyes hólyag pontos helyének meghatározására, így azonosíthatók azok a hólyagok (nyilak), amelyek a szinapszis plazmamembránjához hozzáérnek (dokkoltak). Ezek azok a hólyagok, amelyek akciós potenciál (az idegsejt potenciálja, amikor inger éri) hatására azonnal képesek fuzionálni a membránnal. Kék színnel a gátlósejt egy részlete van kiemelve, a nyílhegyek az axon és a gátlósejt közti szinapszis határait jelölik. B. Replika immunjelölés segítségével meghatározható a szinaptikus működésben szerepet játszó molekulák pontos térbeli eloszlása (sötétkék és lila aranyszemcsék) a preszinaptikus membránban (kék).Fotó: KOKI

Ehelyett az adatok robusztus különbséget mutattak ki a dokkolt szinaptikus hólyagok membránfúzióját előkészítő molekuláris érési folyamatban („priming”). A priming folyamatának farmakológiai manipulálásával ugyanis képesek voltak a gyenge szinapszisokat megerősíteni.

Egymással szinaptikus kapcsolatot létesítő piramissejt és gátlósejt. A piramissejt aktiválása gyenge szinaptikus választ (fekete) vált ki a gátlósejtben. Ez a válasz megnövelhető (kék) a szinaptikus hólyagok érési folyamatába történő farmakológiai beavatkozással.Fotó: KOKI

Az eredmények alapján a kutatók egy újabb, a szinaptikus sokszínűséget megalapozó folyamatot is feltártak, amely befolyásolhatja a neuronális hálózatok dinamikáját. A kulcsfolyamatok megértése emellett elősegítheti a fiziológiai változatosság és a rendellenes szinaptikus működések elkülönítését.

(Forrás: ELKH Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet)

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: