Επιστήμονες του Penn State ανακάλυψαν ότι ένας μικροσκοπικός «σκελετός» στο εσωτερικό των νευρικών κυττάρων λειτουργεί ως φύλακας, ελέγχοντας ποιες ουσίες εισέρχονται στον νευρώνα και πότε. Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για νέες θεραπείες κατά του Αλτσχάιμερ.
\n\n## Ο κρυφός φύλακας των νευρώνων
\n\nΤα εγκεφαλικά κύτταρα απορροφούν συνεχώς υλικό από το υγρό που τα περιβάλλει — θρεπτικά συστατικά, μόρια σηματοδότησης και θραύσματα των κυτταρικών τους μεμβρανών. Η διαδικασία αυτή, γνωστή ως ενδοκυττάρωση, υποστηρίζει τη μάθηση, τη μνήμη και τη γενική λειτουργία των νευρώνων.
\n\nΟι ερευνητές του Penn State εντόπισαν μια δομή που δεν είχε αναγνωριστεί στο παρελθόν και η οποία φαίνεται να ελέγχει μεγάλο μέρος αυτής της δραστηριότητας. Πρόκειται για ένα πλέγμα που βρίσκεται ακριβώς κάτω από την επιφάνεια των νευρώνων και ονομάζεται «μεμβρανικός περιοδικός σκελετός» (MPS).
\n\n## Μια πύλη ελέγχου για την κυτταρική πρόσληψη
\n\nΣε ευρήματα που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science Advances, η ομάδα έδειξε ότι ο MPS λειτουργεί ως φυσικός φύλακας για όλους σχεδόν τους τύπους ενδοκυττάρωσης. Αποτελούμενος από επαναλαμβανόμενους δακτυλίους πρωτεϊνών, η δομή ήταν ήδη γνωστό ότι βοηθά τους νευρώνες να διατηρούν το σχήμα τους. Τα νέα αποτελέσματα δείχνουν ότι παίζει πολύ πιο ενεργό ρόλο, ελέγχοντας πού και πότε εισέρχονται ουσίες στο κύτταρο.
\n\nΟ Ruobo Zhou, επίκουρος καθηγητής στο Penn State και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, εξήγησε ότι για πολλά χρόνια η επιστημονική κοινότητα προσπαθούσε να κατανοήσει αυτόν τον μοριακό μηχανισμό. «Όταν η ενδοκυττάρωση πάει στραβά, δημιουργείται συσσώρευση πρωτεϊνών στον εγκέφαλο, που είναι το χαρακτηριστικό γνώρισμα νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον», δήλωσε ο Zhou.
\n\nΟ Zhou είχε συμβάλει στην αρχική ανακάλυψη του MPS το 2013, όταν εργαζόταν ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Χάρβαρντ. Τότε, οι επιστήμονες πίστευαν ότι η δομή χρησίμευε κυρίως ως παθητικό σύστημα στήριξης. Η νέα μελέτη ανατρέπει αυτή την αντίληψη.
\n\n## Παρακολουθώντας την κυτταρική πρόσληψη σε νανοκλίμακα
\n\nΟι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπερ-ανάλυση μικροσκοπίας, η οποία μπορεί να αποκαλύψει δομές σε νανοκλίμακα — περίπου 10.000 φορές μικρότερες από το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας. Μελέτησαν νευρώνες που καλλιεργήθηκαν σε εργαστηριακά τριβλία και παρακολούθησαν πώς τα κύτταρα απορροφούσαν διάφορα μόρια.
\n\nΌταν ο MPS διαταράχθηκε, οι νευρώνες άρχισαν να απορροφούν υλικό πολύ πιο γρήγορα. Αυτό έδειξε ότι το πλέγμα κανονικά επιβραδύνει τη διαδικασία και αποτρέπει την υπερβολική πρόσληψη. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν επίσης ότι η δομή μπορεί να συμβάλλει στη δική της διάσπαση: η ταχύτερη ενδοκυττάρωση αποδυναμώνει το πλέγμα και πυροδοτεί έναν βρόχο θετικής ανάδρασης.
\n\n## Η σύνδεση με το Αλτσχάιμερ
\n\nΓια να διερευνήσουν αυτή τη σύνδεση, οι ερευνητές δημιούργησαν κυτταρικά πειράματα που προσομοίωναν τα πρώιμα στάδια της νόσου Αλτσχάιμερ. Προκάλεσαν στους νευρώνες να παράγουν υψηλότερα επίπεδα της πρόδρομης πρωτεΐνης αμυλοειδούς (APP), ενός βασικού δείκτη που σχετίζεται με τη νόσο.
\n\nΗ αποδυνάμωση του MPS είχε ως αποτέλεσμα οι νευρώνες να απορροφούν ταχύτερα την APP. Μόλις εισήλθε στα κύτταρα, η APP μετατράπηκε σε αμυλοειδές-Β42, ένα τοξικό θραύσμα που συνδέεται ισχυρά με το Αλτσχάιμερ. Οι νευρώνες με κατεστραμμένο MPS συσσώρευσαν αυξανόμενες ποσότητες αυτού του επιβλαβούς μορίου και εμφάνισαν περισσότερους δείκτες κυτταρικού θανάτου.
\n\n## Μια νέα θεραπευτική στόχευση
\n\nΤα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο MPS μπορεί να λειτουργεί ως προστατευτικό φράγμα στους νευρώνες, επιβραδύνοντας την πρόσληψη APP και περιορίζοντας τη συσσώρευση τοξικών μορίων. Δεδομένου ότι η δομή είναι γνωστό ότι υποβαθμίζεται κατά τη γήρανση και τη νευροεκφυλιστική νόσο, η διάσπασή της θα μπορούσε να ωθήσει τους νευρώνες σε έναν καταστροφικό κύκλο αυξημένης παραγωγής αμυλοειδούς, περαιτέρω δομικής αποδυνάμωσης και τελικά κυτταρικού θανάτου.
\n\nΟι ερευνητές πιστεύουν ότι η προστασία ή η σταθεροποίηση αυτού του πλέγματος μπορεί να προσφέρει έναν νέο τρόπο επιβράδυνσης της νευροεκφύλισης. «Πιστεύουμε ότι αυτό θα μπορούσε να ανοίξει την πόρτα για μελλοντικές θεραπείες, όπως έναν πρωτεϊνικό στόχο για τη θεραπεία νευροεκφυλιστικών ασθενειών», δήλωσε ο Jinyu Fei, μεταπτυχιακός φοιτητής και πρώτος συγγραφέας της μελέτης.
\n\n«Η διατήρηση ή η σταθεροποίηση του MPS θα μπορούσε να προσφέρει έναν τρόπο επιβράδυνσης των πρώιμων, κρυφών κυτταρικών αλλαγών που προηγούνται των συμπτωμάτων του Αλτσχάιμερ», πρόσθεσε.