תגלית פורצת דרך מגלה כיצד הגן SLC45A4 עדין מכוון את הובלת הפולאמין בנוירונים חושיים, מעצב מחדש את ההבנה שלנו בכאב ופתיחת נתיבים חדשים לטיפולים ממוקדים.
מחקר: SLC45A4 הוא גן כאב המקודד טרנספורטר פולימין עצבי. קרדיט תמונה: Gorodenkoff / Shutterstock
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת טֶבַעצוות חוקרים בינלאומי הראה כי משפחת המוביל של המוביל 45 חבר 4 (SLC45A4) הוא גן כאב המקודד טרנספורטר פולימין עצבי.
כאב כרוני משפיע על אחד מכל חמישה מבוגרים ומשפיע לרעה על איכות החיים. לרוע המזל, טיפולים זמינים לרוב אינם מספקים, עם סובלנות ויעילות לקויה. פוליאמינים, כמו זרע, זרע זרע ופוטרסקין, הם מטבוליטים רגולטוריים המדווחים תורמים לכאבים כרוניים. הם ממלאים תפקידים מכריעים בסינתזה ויציבות של חומצות גרעין, איתות תאים וצמיחה.
פולימינים מעורבים בהפרעות נוירולוגיות, כמו שבץ ואפילפסיה. הם יכולים לווסת ריגוש עצבי באמצעות אינטראקציות בערוץ יונים ונקשרו לכאב. פוליאמינים מציגים רמות משתנות במצבי כאב אצל בני אדם ומווסתים את התנהגות הכאב במודלים של בעלי חיים. עם זאת, המערכות המשפיעות על הובלת פוליאמין במערכת העצבים נותרות לא ברורות.
המחקר והממצאים
במחקר הנוכחי, החוקרים הראו כי SLC45A4 מקודד טרנספורטר פוליאמין קרום עצבי הקשור גנטית לכאב כרוני אנושי. ראשית, הם ביצעו מחקר אסוציאציה רחב גנום (GWAS) של נתוני שאלון הפנוטיפים המשופרים של הכאב מבית הממלכה הממלכתית (UKB).
הצוות זיהה 29 גרסאות נוקלאוטידים יחיד (SNV) ברמת משמעות רחבה בגנום הקשורים לעוצמת הכאב. אלה כללו שני לוקוסים עצמאיים עם SNV עופרת: RS3905668 בסמוך לגן תת -יחידת MSL MSL 2 (MSL2) ו- RS10625280 (בעבר לא הוגדר כ- RS1062580) הממפות לגן SLC45A4. עמותה זו שוכפלה בתוכנית הוותיקה של מיליון (MVP) ובפינגן קבוצות. RS10625280 היה ממוקם בתוך אינטרון SLC45A4, כאשר תת -קבוצה של SNVs הציגה חוסר שיווי משקל של הצמדה. אחד מאלה, גרסת Missense, RS3739238, הראתה אסוציאציות משמעותיות בעוצמת הכאב ותכונות בריאות רחבות יותר כמו דלקת מפרקים ניוונית ותפקוד לקוי של חיסון בניתוחים רחבי פנום.
SLC45A4 הוצע כמעבר סוכרוז מצומף פרוטון המבוסס על הומולוגיה ל Arabidopsis Thaliana טרנספורטר סוכרוז, אך מחקרים אחרונים מדווחים על פונקציות סותרות. כיוון שכך, החוקרים ביצעו ניתוח מתאם בין מערכי נתונים של ביטוי למטבולומיקה כדי לזהות מצעים אפשריים. ביטוי SLC45A4 ביותר מ -1,000 קווי תאים היה מתואם באופן חיובי עם רמות γ-aminobutyric (GABA). ניתוח מבני קריו-EM חשף "תחום תקע ייחודי של תקע" חיוני לזיהוי פוליאמין ויסות תחבורה.
בשלב הבא, הצוות ניתח מצעים המעורבים בסינתזת GABA דרך מסלול ארגינין-אורן-פוטרסקין. הם מצאו ירידה ניכרת ביציבות התרמית של SLC45A4 בנוכחות אמינים ביוגניים, כאשר זרע זרע וזרע עוררו את התגובה המשמעותית ביותר. מבחנים מבוססי תאים אישרו כי SLC45A4 הוא טרנספורטר פוליאמין ספציפי רחב עם זיקה דיפרנציאלית למצעים (הגבוה ביותר לפוטרסקין וקדברין). בשלב הבא, הצוות איפיין את הביטוי של SLC45A4 ברקמות עצביות.
מערכי נתונים של רצף RNA של עכברים שפורסמו מצביעים על ביטוי mRNA של SLC45A4 שולט בשלטון נוירונים חושיים של שורש הגב (DRG). תגובת שרשרת הפולימראז הפוך-תמלולית הכמותית אישרה ביטוי מועשר של SLC45A4 ב- DRG על פני הנוירקסיס החושי. נתונים אנושיים שפורסמו מצביעים גם על ביטוי SLC45A4 בנוירונים חושיים. יתר על כן, נוצרו עכברי SLC45A4-/- נוק-אאוט (KO) כדי להעריך את הקשרים בין תפיסת הכאב לתפקוד SLC45A4. עכברים אלה הציגו פגם בצבע מעיל "מלח ופלפל" חולף המקושר לשיבוש הבחנה של מלנובלסט ותפקידו המבוסס של ספרמידין בייצור מלנין, ותמכו בתפקידו של ספרמידין בייצור מלנין.
כל הפולימינים היו בשפע בחוט השדרה, ב- DRG ובמוח של עכברים מסוג פראי. עם זאת, אובדן SLC45A4 הגדיל את Putrescine DRG והפחית את רמות הזרע של עמוד השדרה. בעוד שכל הפולימינים התגלו בפלזמה של עכברי פראי ו- KO, עכברי KO העלו את רמות ה- SPD. בשלב הבא, הצוות ביצע בדיקות התנהגותיות בגיל 10 שבועות כאשר צבע המעיל נורמל. לא היו חסרים במבחני התנהגות בשדה פתוח של חקר ותנועה.
עם זאת, במשימת הרוטארוד, לעכברי KO היו מהירות סופית מקסימאלית גבוהה יותר והשהייה ליפול מה- Rotarod מאשר עכברים מסוג הבר, מה שמצביע על סיבולת מוטורית מוגברת שעשויה להיות קשורה לעיכוב GABAergic של קרן הגחון. יתרה מזאת, לעכברי KO היה חביון גבוה יותר להגיב להניח על צלחת חמה מאשר עכברים מסוג פראי, מה שמרמז על רגישות יתר. עם זאת, לא נצפו הבדלים בחביון הנסיגה של הרפלקס לקרח יבש. מכיוון שהפולימינים מעורבים בסינתזת GABA, הצוות בדק האם רמות ה- GABA השתנו בעכברי KO.
בעוד שרמות ה- GABA המוח היו תקינות בעכברי KO, רמות ה- GABA בעמוד השדרה הופחתו באופן משמעותי. ניתוחים נוספים הראו שרמות ה- GABA היו נמוכות משמעותית רק בקרן הגחון של עכברי KO. ניתוח מהדק טלאים של נוירונים חושיים בוצע כדי לחקור מנגנוני אפנון כאב היקפיים, תוך התמקדות בנוקצפטורים הנקשרים לאיזולקטין B4 (IB4) (בעיקר לא-פפטידרגי) ואלה שאינם נקשרים ל- IB4 (פפטידרגי בעיקר).
בעוד ש- IB4+ nociceptors היו תקינים בעכברי KO, ריגוש העל-העל של IB4⁻ Nociceptors ו- C-polymodal nociceptors בתגובה לזריקות זרם דינאמיות וסטטיות הופחת באופן סלקטיבי בעכברי KO. יתר על כן, C-Mechano-Heat-Nociceptors, המכונה גם נוקצפטורים c-polymodal, בעכברי KO הראו יכולת היפואציה סלקטיבית ומסומנת בתגובה לגירויים מכניים וחום על-על. מסלולי כאב מכניים נותרו שלמים, מה שמעיד על השפעות ספציפיות למודוליות.
מסקנות
הממצאים מדגימים כי SLC45A4 מקודד טרנספורטר פוליאמין ממברנה עצבית עם אסוציאציות גנטיות לכאב אנושי. זה בא לידי ביטוי בנוירונים חושיים, וההפלה שלו משנה את הומאוסטזיס פוליאמין, תפיסת כאב וקידוד תרמי בעכברים. תגובות כאב מכניות בעקבות SLC45A4 KO נותרו שלמות, ככל הנראה כתוצאה מפונקציות שמורים של אוכלוסיות מכני -קולטניות אחרות. בסך הכל, SLC45A4 עשוי להוות יעד מולקולרי פוטנציאלי למודולציה של תפיסת כאב תרמית וכימית תוך שמירה על רגישות מכנית.
