Ny tilnærming kan redde hjerneceller ved nevrodegenerative sykdommer
Nevrodegenerative sykdommer, som Alzheimers og Huntington, deler en mekanisme for hjernecelleskade som kan tilby et nytt mål for behandling, ifølge ny forskning på humane celler og mus.
En nylig Natur nevrovitenskap studie beskriver hvordan forskere avdekket mekanismen og hvordan den fører til at neuroner eller nerveceller dør.
"Vi har identifisert en potensiell ny måte å redusere nervecelledød i en rekke sykdommer preget av slike tap," sier seniorstudieforfatter Daria Mochly-Rosen, Ph.D., professor i kjemisk og systembiologi ved Stanford University School. of Medicine, i California.
Mekanismen involverer mikroglia og astrocytter, to typer celler som normalt hjelper til med å beskytte nevroner, eller nerveceller.
Microglia og astrocytter er gliaceller, en type celle som forskere en gang betraktet som "nervesystemets lim".
Dette er imidlertid ikke lenger tilfellet, ettersom forskere i økende grad oppdager at gliaceller spiller viktige roller i hjernens utvikling og funksjon.
Blant de mange jobbene som astrocytter oppfyller, er å bestemme antall og plasseringen av forbindelsene nevroner gjør med hverandre. Disse gliacellene frigjør også forskjellige kjemikalier, for eksempel vekstfaktorer og stoffer som er essensielle for stoffskiftet.
I mellomtiden holder mikroglia utkikk etter tegn på vevsskade og fjerner stoffer som kan forårsake det, inkludert sykdomspatogener og fragmenter eller rusk fra nevroner.
Gliaceller og nevrodegenerativ sykdom
Oppbyggingen av giftige proteiner i hjerneceller er nå et kjent kjennetegn på nevrodegenerative sykdommer, som Alzheimers, Huntington og amyotrof lateral sklerose (ALS).
Den giftige proteinoppbyggingen hindrer nervecellene i å fungere skikkelig og til slutt utløser deres død.
I studieoppgaven beskriver forfatterne også et annet, mindre kjent, trekk ved nevrodegenerative sykdommer. Denne funksjonen er aktivering av gliaceller "til en tilstand som utløser en økt sekresjon av proinflammatoriske faktorer."
Denne aktiveringen av gliaceller fører igjen til en rekke prosesser som også skader nevroner. Forskere kaller denne samlingen av mekanismer for "neuroinflammation."
Forskere har antatt at utløseren for nevroinflammasjon av gliaceller var tilstedeværelsen av rusk fra nevroner.
Dyrestudier har for eksempel vist at mikroglia etter hjerneskade kan aktivere astrocytter i en tilstand som kalles A1 og forårsake ytterligere skade og død til nevroner.
Utløseren for denne mekanismen var imidlertid uklar, som om det er forbindelser som kan hindre astrocytter i å komme inn i den hyperaktive A1-tilstanden. Dette er spørsmålene den nye studien søkte å ta opp.
Mitokondrier og deres uventede oppførsel
Ved å undersøke mikroglia viste forskerne at den skadelige, onde sirkelen av betennelse også kan utvikle seg når det ikke er noen biter av nevroner som skal ryddes bort. Så de søkte etter en utløser. De fant det i en merkelig form for mitokondrie atferd.
Mitokondrier er små kraftverk i celler som produserer energi for at cellene skal lage proteiner og utføre de forskjellige funksjonene. En typisk celle kan inneholde tusenvis av mitokondrier.
Det teamet oppdaget, til sin overraskelse, var at disse små cellekomponentene ser ut til å kunne sende dødssignaler mellom celler.
Mitokondriene er i en kontinuerlig dynamisk tilstand av endring av størrelse, form og plassering i celler. De fragmenteres og monteres på nytt i en prosess med konstant fisjon og fusjon, og balansen mellom disse to prosessene kan avgjøre hvor godt mitokondrier fungerer i celler.
For mye fusjon fører til at mitokondrier mister sin smidighet; for mye fisjon, og de blir for fragmenterte til å fungere.
Det ser ut til at de toksiske proteinene bak nevrodegenerativ sykdom kan anspore hyperaktivitet i Drp1, et enzym som er nødvendig for å opprettholde fisjon-fusjonsbalanse i mitokondrier.
I tidligere studier fant Mochly-Rosen og hennes team at behandling med peptidet, eller lite protein, P110, kan redusere mitokondrie fisjon og den påfølgende celleskaden som hyperaktiv Drp1 induserer.
Redusert betennelse og nevronedød
I den nye studien fant forskerne at behandling av mus over flere måneder med P110 reduserte mikroglia- og astrocytaktivitet og betennelse i dyrenes hjerne.
I ytterligere eksperimenter ved bruk av dyrkede celler fant teamet at både mikroglia og astrocytter kan utvise skadede mitokondrier i omgivelsene, og at disse kan skade og drepe nevroner. Disse eksperimentene viste også at P110 kan blokkere dette.
Nyere studier har vist at sunne celler også kan utvise mitokondrier, og at dette ikke forårsaker skade. Imidlertid var den betente mikroglia og astrocytter utvise skadede mitokondrier, som var dødelige for nærliggende nevroner.
Teamet fant at P110 var i stand til å blokkere fragmenteringen av mitokondrier i mikroglia og astrocytter nok til å redusere nevronenes død betydelig.
Forskerne fortsetter nå undersøkelsene for å finne ut nøyaktig hvordan skadede mitokondrier utvist fra gliaceller utløser død av nevroner.
