מחקר זה חושף את השורשים המטבוליים של מחלת הנטינגטון ומגלה כיצד חוסר איזון דופמין מוקדם הקשור ל-GSTO2 עשוי לפתוח דלתות חדשות לטיפולים מונעים לניוון עצבי.
לִלמוֹד: מטבוליזם של גלוטתיון-אסקורבט סטריאטלי גורם לעלייה חולפת בדופמין ולחוסר תפקוד מוטורי. קרדיט תמונה: Shutterstock AI / Shutterstock.com
במחקר שפורסם לאחרונה בכתב העת מטבוליזם של הטבעחוקרים חוקרים את המנגנונים המוקדמים של מחלת הנטינגטון על ידי חקירת תפקידו של איתות מטבולי בתאי עצב הקרנה עקיפים (iSPNs), אשר עשויים לעורר רמות דופמין מוגברות הקשורות לתסמיני מחלת הנטינגטון. באמצעות עכברים, החוקרים מזהים את הגלוטתיון S-transferase אומגה-2 (GSTO2) כאנזים חיוני השולט בדופמין, שיכול לספק מטרות לטיפול מונע במחלת הנטינגטון.
מה גורם למחלת פרקינסון?
איתות דופמין בסטריאטום של המוח ממלא תפקיד מרכזי בשליטה בתנועה רצונית, למידה וקוגניציה. תהליך זה מונע בחלקו על ידי נוירונים במוח התיכון.
חוסר איזון דופמין מוביל לחוסר תפקוד קוגניטיבי ומוטורי במחלת הנטינגטון. מחקרים המשתמשים במודלים של בעלי חיים עם מוטציות בגן האנטינגטין (HTT) הראו שחוסר תפקוד של דופמין מתחיל לפני שמתרחש ניוון עצבי. בין הנוירונים במוח, iSPNs מושפעים במיוחד במחלת הנטינגטון ועשויים לתרום לחוסר איזון דופמין ולבעיות מוטוריות.
למרות שמחקרים מצביעים על כך שאיתות לקוי של גורם נוירוטרופי שמקורו במוח (BDNF)-טרופומיוזין קולטן קינאז B (TrkB) תורם למחלת הנטינגטון, פענוח תפקידו המדויק היה מאתגר. הבנה כיצד משתנה איתות BDNF-TrkB, במיוחד ב-iSPNs, עשוי להוביל לחוסר תפקוד מוקדם של דופמין במחלת הנטינגטון יכולה לספק מטרות לטיפול מונע פוטנציאלי.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, חוקרים חוקרים כיצד שינויים באיתות TrkB ב-iSPN ושינויים במטבוליזם של גלוטתיון עלולים להשפיע על רמות הדופמין, ניוון נוירוני מתקדם והופעת חוסר תפקוד מוטורי במחלת הנטינגטון.
ניתוחים היסטולוגיים וצביעה חיסונית בוצעו על דגימות רקמת מוח שהתקבלו מעכברים מהונדסים גנטית. האזורים הסטריאטום וה-substantia nigra (SNc)-VTA) שימשו לניתוח הסטריאולוגי, עם סמני תאים ספציפיים כגון טירוזין הידרוקסילאז (TH), נוירופפטיד Y (NPY) וסומטוסטטין (SST) באזורים אלה. .
כרומטוגרפיה נוזלית בעלת ביצועים גבוהים (HPLC) שימשה למדידת דופמין, מטבוליטים של דופמין כגון חומצה 3,4-דיהידרוקסיפנילאצטית (DOPAC) וחומצה הומונלית (HVA), חומצה אסקורבית וחומצה דה-הידרואסקורבית ברקמה הסטריאטלית. בדיקה אנזימטית בוצעה גם כדי לכמת את רמות הגלוטתיון הכוללות והמחומצנות מרקמות הומוגניות.
נשימה ברזולוציה גבוהה בוצעה כדי לנתח את צריכת החמצן המיטוכונדריאלי בהומוגניות של הרקמה. פרוטוקול זה העריך במיוחד את הנשימה המיטוכונדריאלית המקושרת למצעים משני מתחמי האנזים I ו-II כדי לנטר את שלמות המיטוכונדריה.
פלורסנט חד מולקולה באתרו ניתוח הכלאה (smFISH) קבע האם וויסות עלייה של הגן המקודד ל-GSTO2 הוביל לעלייה ברמות הדופמין. ניסוי זה השתמש בבדיקות פלורסנט שכיוונו Gsto2 חומצה ריבונוקלאית שליח (mRNA). רצף RNA בתפזורת של iSPNs מטוהרים בשלב הפרה-סימפטומטי נערך כחלק מניתוח טרנסקריפטומי לזיהוי מסלולים מטבוליים מבוטלים.
וקטור lentiviral הנושא RNA סיכת ראש קצר (shRNA) כדי להשתיק את Gsto2 הגן הוזרק תוך גולגולתי לעכברים. אימונוהיסטוכימיה בוצעה לאחר מכן כדי להעריך את יעילות ההמרה ו Gsto2 הַבָּעָה.
ממצאי המחקר
איתות BDNF-TrkB ממלא תפקיד קריטי בוויסות מסלולי חילוף החומרים התאיים, כולל גלוטתיון-אסקורבט ומטבוליזם אנרגיה. באופן ספציפי, מחיקת TrkB ב-iSPNs העלתה את הביטוי של Gsto2ובכך מוביל לעלייה ברמות הדופמין באמצעות שינויים בהומאוסטזיס של חומצה אסקורבית ושיבוש של חילוף החומרים האנרגטי בנוירונים.
חוסר איזון מטבולי זה נקשר לחוסר תפקוד מוטורי מתקדם. יתר על כן, צמצום Gsto2 in vivo החזיר את איזון הדופמין ומטבוליזם האנרגיה ומנע חוסר תפקוד מוטורי. לפיכך, האנזים GSTO2 משפיע על ויסות הדופמין באמצעות תפקידו במטבוליזם של גלוטתיון.
הניתוח הטרנסקריפטומי הצביע על כך שה-upregulation של Gsto2 ב-iSPNs השפיעו על הומאוסטזיס חיזור ויצר מצב היפר-דופמינרגי הדומה למחלת הנטינגטון הפרה-סימפטומטית. מצב היפר-דופמינרגי זה, ואחריו ירידה בדופמין לאחר מכן, נצפה במודלים של מחלת הנטינגטון, ובכך תמך בתפקיד הפוטנציאלי של Gsto2 בהתפתחות מחלה מוקדמת.
מסקנות
ממצאי המחקר מדגישים את התפקיד של איתות BDNF-TrkB במטבוליזם תאי וויסות דופמין. נראה שגם מסלולי GSTO2 וגלוטתיון-אסקורבט מעורבים בפגיעות הנוירודגנרטיבית שנצפתה במחלת הנטינגטון ובהפרעות דומות. בעתיד, דרוש מחקר נוסף כדי לחקור שינויים פרה-סימפטומטיים במסלולים מטבוליים אלה במודלים אחרים של מחלות ניווניות.
