Νέα γνώση για το πώς ο εγκέφαλος διαμορφώνει αναμνήσεις δίνει ελπίδες για νέα φάρμακα ασθενειών σχετικών με τη μνήμη

Κάθε φορά που διαμορφώνεται μια μνήμη, κάπου στον εγκέφαλο ένα μικροσκοπικό νήμα εκτείνεται από ένα νευρώνα και σχηματίζει μια ηλεκτροχημική σύνδεση με ένα γειτονικό νευρώνα. Μια ομάδα βιολόγων στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt, με επικεφαλής την Αναπληρωτή Καθηγήτρια Βιολογικών Επιστημών Donna Webb, μελετά πώς οι συνδέσεις αυτές διαμορφώνονται σε μοριακό και κυτταρικό επίπεδο. Φαίνεται ότι μια βασική πρωτεΐνη που συνδέεται με τον αυτισμό, τον εθισμό και την κατάθλιψη επηρεάζει τις συνδέσεις του εγκεφάλου.

Τα νημάτια που διαμορφώνουν αυτές τις νέες συνδέσεις ονομάζονται δενδριτικές ακίδες και, σε μια σειρά πειραμάτων που περιγράφονται στο τεύχος της 17ης Απριλίου του Journal of Biological Chemistry , οι ερευνητές αναφέρουν ότι μια συγκεκριμένη πρωτεΐνη σηματοδότησης, η Asef2, μέλος μιας οικογένειας πρωτεϊνών που ρυθμίζουν την κυτταρική μετακίνηση και προσκόλληση, παίζει κρίσιμο ρόλο στο σχηματισμό της ακίδας. Αυτό είναι σημαντικό, επειδή η Asef2 συνδέεται με τον αυτισμό και την συν-εμφάνιση της εξάρτησης από το αλκοόλ και της κατάθλιψης.

«Οι μεταβολές στις δενδριτικές ακίδες συνδέονται με πολλές νευρολογικές και αναπτυξιακές διαταραχές, όπως ο αυτισμός, η νόσος του Alzheimer και το σύνδρομο Down», δήλωσε η Webb. «Ωστόσο, ο σχηματισμός και η συντήρηση των ακίδων είναι μια πολύ σύνθετη διαδικασία που μόλις αρχίζουμε να καταλαβαίνουμε». Τα κυτταρικά σώματα των νευρώνων παράγουν δύο είδη μακριών νημάτων που υφαίνουν στον εγκέφαλο δενδρίτες και νευράξονες. Οι νευράξονες μεταδίδουν ηλεκτροχημικά σήματα από το κυτταρικό σώμα ενός νευρώνα στους δενδρίτες ενός άλλου νευρώνα. Οι δενδρίτες λαμβάνουν τα εισερχόμενα σήματα και τα μεταφέρουν στο κυτταρικό σώμα. Αυτός είναι ο τρόπος που οι νευρώνες επικοινωνούν μεταξύ τους.

Καθώς περιμένουν για εισερχόμενα σήματα, οι δενδρίτες παράγουν συνεχώς μικροσκοπικά νήματα που ονομάζονται νηματοπόδια. Αυτά προεκβάλλουν από την επιφάνεια του δενδρίτη και κυματίζουν στην περιοχή μεταξύ των κυττάρων ψάχνοντας για νευράξονες. Την ίδια στιγμή, οι βιολόγοι πιστεύουν ότι, οι νευράξονες εκκρίνουν άγνωστης φύσης χημικές ουσίες που προσελκύουν το νηματοπόδια. Όταν ένα από τα δενδριτικά νημάτια κάνει επαφή με έναν από τους νευράξονες, αρχίζει να προσκολλάται και να αναπτύσσεται σε μια ακίδα. Ο νευράξονας και η ακίδα σχηματίζουν τα δύο μισά μιας συναπτικής διακλάδωσης. Νέες συνδέσεις, όπως αυτές, διαμορφώνουν τη βάση για το σχηματισμό και την αποθήκευση της μνήμης.

Φθορίζουσα μικροφωτογραφία νευρώνα όπου φαίνονται νηματοπόδια που προεκτείνονται από δενδρίτη (Η εικόνα από Webb Lab/Vanderbilt)

Ο αυτισμός έχει συνδεθεί με ανώριμες ακίδες, οι οποίες δεν συνδέονται κατάλληλα με νευράξονες για να σχηματίσουν νέες συναπτικές διακλαδώσεις. Ωστόσο, μια μείωση στις ακίδες είναι χαρακτηριστική στα πρώτα στάδια της νόσου του Alzheimer. Αυτό μπορεί να εξηγήσει γιατί τα άτομα με νόσο του Alzheimer έχουν πρόβλημα να σχηματίζουν νέες μνήμες. Ο σχηματισμός των ακίδων καθοδηγείται από την ακτίνη, μία πρωτεΐνη που παράγει μικρονημάτια και είναι μέρος του κυτταρο-σκελετού.

Η Webb και οι συνάδελφοί της έδειξαν ότι η Asef2 προωθεί το σχηματισμό ακίδων και συνάψεων ενεργοποιώντας μία άλλη πρωτεΐνη (την Rac) η οποία ρυθμίζει τη δραστηριότητα της ακτίνης. Ανακάλυψαν επίσης ότι ακόμη μια άλλη πρωτεΐνη (η spinophilin) προσλαμβάνει την Asef2 και την οδηγεί σε συγκεκριμένες ακίδες. «Μόλις αποκωδικοποιήσουμε τους μηχανισμούς που εμπλέκονται, τότε μπορεί να είμαστε σε θέση να βρούμε φάρμακα που μπορούν να αποκαταστήσουν το σχηματισμό ακίδων σε ανθρώπους που τις έχουν χάσει, πράγμα που θα μπορούσε να τους δώσει πίσω την ικανότητά τους να θυμούνται», δήλωσε η Webb.

Πηγή: Vanderbilt University