Bunka: Vyzvite učebnicu! Odhaľte mechanizmus uvoľňovania dopamínu v mozgu

Po desaťročiach výskumu kľúčovej úlohy neurotransmitera dopamínu v motorickom riadení a odmeňovaní sa stal nespočetným úsilím porozumieť jeho činnosti, najmä keď sa používa pri chorobách, ako je Parkinsonova choroba a závislosť, keď dôjde k odchýlke. v.

Hoci vedci dosiahli značný pokrok, vie sa len málo o mechanizme, ktorým zdravé dopamínové bunky uvoľňujú tento neurotransmiter. Táto medzera obmedzuje vedcov 0010010 # 39; schopnosť vyvinúť liečbu mnohých chorôb súvisiacich s dopamínom.

V novej štúdii vedci z Harvardskej lekárskej fakulty teraz identifikovali molekulárny mechanizmus zodpovedný za presnú sekréciu dopamínu v mozgu. Relevantné výsledky výskumu boli uverejnené v časopise Cell vo februári 8, 2018 a v článku s názvom 0010010 sa uvádza „Dopamínová sekrécia je sprostredkovaná riedkymi miestami s uvoľňovaním aktívnych zón {{4 }} Quot;.

Obrázok je z bunky, doi: 10. 1016 / j.cell. 2018. 01. 008.

Táto štúdia identifikovala konkrétne miesta v neurónoch produkujúcich dopamín, ktoré uvoľňujú dopamín rýchlo, priestorovo presným spôsobom - toto zistenie súvisí s tým, ako tento neurotransmiter prenáša signály v mozgu. Súčasný model je v konflikte.

Zodpovedajúci autor článku, Pascal Kaeser, pomocný profesor neurobiológie na Harvardskej lekárskej fakulte, uviedol: „Tento dopamínový systém hrá životne dôležitú úlohu pri mnohých chorobách, ale len málo štúdií naznačilo, ako sa uvoľňujú zdravé dopamínové neuróny. tento neurotransmiter. Kvalitatívne základné otázky. 0010010 quot; Lepšie porozumenie dopamínu v laboratóriu môže mať obrovský vplyv na schopnosť liečiť choroby, pri ktorých je dopamínový signál nevyrovnaný.

V mozgu je asi 0. 01% neurónov zodpovedných za produkciu dopamínu, ale riadi celý rad mozgových procesov vrátane motorického riadenia, systémov odmeňovania, učenia sa a pamäte.

Kaeser uviedol, že dopamínový výskum sa zameriava na jeho dysfunkciu a proteínové receptory, ktoré neuróny používajú na príjem dopamínu. Aj keď tento neurotransmiter hrá dôležitú úlohu, za normálnych okolností je výskum jeho uvoľňovania do mozgu obmedzený.

Už viac neporiadok

Na identifikáciu molekulárneho mechanizmu zodpovedného za vylučovanie dopamínu sa Kaeser a jeho kolegovia zamerali na neuróny produkujúce dopamín v strednom mozgu, ktoré sú zapojené do nervových obvodov, ktoré spúšťajú pohyb a odmeňujú správanie.

Títo vedci najprv hľadali aktívnu zónu, konkrétne miesto uvoľňovania neurotransmiterov umiestnené v synapsii (tj kde jeden neurón je v kontakte s iným neurónom). Pomocou mikroskopie s vysokým rozlíšením na zobrazenie častí mozgu premietaných dopamínovými neurónmi zistili, že dopamínové neuróny obsahujú proteíny, ktoré označujú prítomnosť aktívnych oblastí.

Tieto aktívne oblasti naznačujú, že neuróny sa môžu podieľať na rýchlom synaptickom prenose, v ktorom sú neurotransmiterové signály presne prenášané z jedného neurónu na druhý v priebehu milisekúnd.

Toto je prvý dôkaz existencie rýchlo aktívnych zón v dopamínových neurónoch, a pred tým sa tieto neuróny považovali za zapojené iba do takzvaného objemového prenosu (objemový prenos), to znamená, že tento neurotransmiter v mozgovom signáli je posielané pomaly a nešpecificky na relatívne veľké územia.

Hustota aktívnych oblastí nachádzajúcich sa v dopamínových neurónoch je nižšia ako hustota aktívnych oblastí nachádzajúcich sa v iných neurónoch a ďalšie experimenty podrobne ukazujú, ako sa tento neurotransmiter vylučuje a rýchlo uvoľňuje Reabsorb.

Kaeser povedal: 0010010 quot; myslím, že naše zistenia zmenia naše vnímanie dopamínu. Naše údaje naznačujú, že dopamín sa uvoľňuje na konkrétnom mieste s neuveriteľnou priestorovou presnosťou a rýchlosťou, a predtým si ľudia mysleli, že sa dopamín vylučuje pomaly a znepokojene. 0010010 quot;

V ďalšej sade experimentov vedci použili genetické nástroje na elimináciu niekoľkých proteínov aktívnej oblasti. Eliminácia špecifického proteínu nazývaného RIM je takmer dostatočná na úplné zabránenie sekrécie dopamínu u myší. RIM je spojený s celým radom ochorení vrátane neuropsychiatrických porúch a vývojových porúch. Avšak vylúčenie iného proteínu aktívnej domény malo malý účinok na uvoľňovanie dopamínu, čo naznačuje, že vylučovanie dopamínu závisí od jedinečného molekulárneho mechanizmu.

Changliang Liu, prvý autor článku a postdoktorandský výskumník v laboratóriu Kaeser 0010010 # 39; povedal: Náš výskum ukazuje, že dopamínové signály sú organizovanejšie ako predtým . myšlienka 0010010 Quot;

Liu povedal: 0010010 quot; Potvrdili sme, že aktívny región a RIM spojené s chorobami, ako sú schizofrénia a poruchy autistického spektra v ľudskom genetickom výskume, sú kľúčom k transdukcii dopamínového signálu. Tieto novo identifikované mechanizmy môžu súvisieť s týmito chorobami. Môže to viesť k vývoju nových liečebných stratégií v budúcnosti. 0010010 quot;

Títo vedci študujú tieto aktívne regióny podrobnejšie, aby získali hlbšie pochopenie ich úlohy pri transdukcii dopamínového signálu a ako s nimi manipulovať.

Kaeser povedal: 0010010 quot; Investovali sme veľa energie do pochopenia celého mechanizmu dopamínovej signalizácie. V súčasnosti väčšina ošetrení poskytuje mozgu nadmerný dopamín, ktorý aktivuje procesy, ktoré by sa nemali aktivovať, takže prinesie mnoho vedľajších účinkov. 0010010 quot;

Povedal: „Našou dlhodobou nádejou je identifikovať proteíny, ktoré sprostredkujú iba sekréciu dopamínu. Predstavte si, že manipuláciou s uvoľňovaním dopamínu by sme mohli lepšie rekonštruovať normálne signály v mozgu. 0010010 nbsp;

zdroj: changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang a kol. 0010010 nbsp;Vylučovanie dopamínu je sprostredkované riedkymi miestami s uvoľňovaním aktívnej zóny, Bunka, 8 február 2018, 172 (4): 706 - 718, doi: 10. {{6 }} 16 / J. Cell. 2018. 01. 008.