Naukowcy odkryli, iż obniżony poziom plejotrofiny jest jedyną przyczyną problemów z obwodami mózgowymi w zespole Downa, a podanie jej do komórek mózgowych – astrocytów – przynosi istotne korzyści, w tym zwiększenie liczby synaps w hipokampie.
Nieprawidłowe działanie mózgu obserwowane w zespole Downa może być spowodowane brakiem białka niezbędnego do rozwoju i funkcjonowania układu nerwowego, sugerują nowe badania, których wyniki opublikowano na łamach pisma „Cell Reports”.
Naukowcy z Salk Institute (USA) pod kierownictwem dr Nicoli J. Allen chcieli lepiej zrozumieć przyczyny zespołu Downa, dlatego poszukiwali zmienionych białek komórkowych w mózgach myszy laboratoryjnych, które posłużyły do modelowania tego schorzenia.
Szczególne zainteresowanie badaczy wzbudziła plejotrofina, która występuje w bardzo wysokich stężeniach w krytycznych momentach rozwoju mózgu i odgrywa istotną rolę w tworzeniu synaps oraz w rozwoju wypustek nerwowych zwanych aksonami i dendrytami. W zespole Downa poziom tego białka w mózgu jest zmniejszony.
Aby podnieść poziom plejotrofiny tam, gdzie była potrzebna, naukowcy posłużyli się zmodyfikowanymi wirusami (wektorami wirusowymi). Z wirusów usunięto elementy chorobotwórcze i zastąpiono je plejotrofiną, którą wirus następnie dostarczał bezpośrednio do komórek mózgu.
Podawanie plejotrofiny poprawiało funkcjonowanie mózgu
Jak się okazało, podanie plejotrofiny do komórek mózgowych, zwanych astrocytami, przyniosło istotne korzyści, w tym zwiększenie liczby synaps w hipokampie. Zwiększyła się również plastyczność mózgu, czyli zdolność do tworzenia lub modyfikowania połączeń niezbędnych do uczenia się i zapamiętywania.
To, iż podawanie plejotrofiny poprawiało funkcjonowanie mózgu u dorosłych myszy długo po pełnym uformowaniu się mózgu, sugeruje, że podejście to może oferować znaczące korzyści w porównaniu z wcześniejszymi próbami leczenia zespołu Downa, które wymagałyby niezwykle precyzyjnej i krótkiej interwencji w czasie ciąży.
Zdaniem dr Nicoli Allen uzyskane wyniki sugerują, iż można wykorzystać astrocyty jako wektory do dostarczania do mózgu cząsteczek indukujących plastyczność, a w przyszłości być może na przebudowę wadliwych połączeń i poprawę wydajności mózgu.
Astrocyty mogą dostarczać cząsteczki indukujące plastyczność mózgu
Naukowcy nie uważają, iż plejotrofina jest jedyną przyczyną problemów z obwodami mózgowymi w zespole Downa. Potrzebne są dalsze badania, ale obecne odkrycie jest ważne.
– To badanie dowodzi, iż możemy celować w astrocyty, rodzaj komórek w mózgu wyspecjalizowanych w wydzielaniu cząsteczek modulujących synapsy, aby przebudować obwody mózgowe w wieku dorosłym – powiedziała dr Ashley N. Brandebura z University of Virginia School of Medicine.
– Koncepcja, iż astrocyty mogą dostarczać cząsteczki indukujące plastyczność mózgu, ma implikacje dla wielu zaburzeń neurologicznych, w tym innych zaburzeń neurorozwojowych, takich jak zespół łamliwego chromosomu X, a być może choćby dla chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. jeżeli uda nam się dowiedzieć, jak „przeprogramować” zaburzone astrocyty, aby dostarczały cząsteczki synaptogenne, możemy mieć bardzo korzystny wpływ na wiele różnych stanów chorobowych – wskazała dr Brandebura.
