Naukowcy z University of Queensland zidentyfikowali dokładną ścieżkę molekularną, przez którą neurotoksyna botulinowa typu A, powszechnie znana jako botoks, dostaje się do neuronów. Łączy się ona z receptorem na powierzchni komórek mózgowych i dzięki nim dostaje do pęcherzyków synaptycznych, które zawierają w sobie neuroprzekaźniki niezbędne do komunikacji między neuronami.
Botoks to zabieg od lat wykorzystywany w medycynie. Pierwotnie został opracowany do leczenia zeza, ale dość gwałtownie jego paraliżujące mięśnie adekwatności znalazły zastosowanie w terapii migren, nadmiernego napięcia mięśniowego czy choćby nadmiernej potliwości. w tej chwili najszerzej wykorzystywany jest w kosmetologii, gdzie wstrzykuje się go w celu wygładzania zmarszczek.
Oparte na botoksie zabiegi polegają na wstrzyknięciu w docelowe miejsce toksyny botulinowej produkowanej przez bakterię Clostridium botulinum. Jej alternatywna nazwa to jad kiełbasiany. To ta sama substancja, która odpowiada za ciężkie zatrucia pokarmowe i jest najsilniejszą znaną trucizną działającą na układ nerwowy. W skrajnych przypadkach powoduje porażenie mięśni układu oddechowego i śmierć.
Do zabiegów medycznych i kosmetycznych wykorzystuje się toksynę w bardzo małych dawkach. Prawidłowo podana nie zagraża wtedy zdrowiu, jednak przez cały czas zachowuje swoje neurotoksyczne adekwatności, dzięki czemu może np. paraliżować mięśnie twarzy, aby optycznie wygładzić zmarszczki lub rozluźniać spięte mięśnie.
Dokładny mechanizm, poprzez który neurotoksyna wywiera wpływ na neurony, nie został jednak dotąd w pełni poznany. Teraz zespół kierowany przez prof. Frederica Meuniera i dr Merję Joensuu z Queensland Brain Institute na University of Queensland wykorzystał superrozdzielczą mikroskopię fluorescencyjną, aby wykazać, iż receptor zwany synaptotagminą 1 łączy się z dwoma wcześniej zidentyfikowanymi receptorami dla neurotoksyny klostridialnej, tworząc maleńki kompleks zlokalizowany w błonie plazmatycznej neuronów.
– Toksyna przejmuje kontrolę nad całym tym kompleksem i dzięki temu dostaje się do pęcherzyków synaptycznych, które przechowują neuroprzekaźniki niezbędne do komunikacji między neuronami. Następnie botoks przerywa komunikację między nerwami i komórkami mięśniowymi powodując paraliż – tłumaczy prof. Meunier.
To przełomowe odkrycie, które zdaniem autorów badania daje szansę na identyfikację nowych metod leczenia zatrucia jadem kiełbasianym, które potencjalnie zagraża życiu i do którego stosunkowo często dochodzi po zjedzeniu źle konserwowanej żywności skażonej C. botulinum.
– Teraz, gdy wiemy, w jaki sposób wspomniany kompleks umożliwia wniknięcie neurotoksyny do komórek nerwowych, możemy blokować interakcje między dowolnymi dwoma z trzech opisanych wyżej receptorów, aby powstrzymać śmiercionośną toksynę przed dostaniem się do neuronów – podkreśla prof. Meunier.
W jego opinii badanie to odpowiada na najważniejsze pytanie dotyczące botoksu, które do tej pory stanowiło ogromny problem dla lekarzy i kosmetologów. – Neurotoksyny Clostridium należą przecież do najsilniejszych trucizn białkowych znanych ludziom. Teraz uzyskaliśmy pełny obraz tego, w jaki sposób toksyny te są wprowadzane do neuronów tak, iż zachowują swoje terapeutyczne działanie, a nie zagrażają zdrowiu – mówi dr Joensuu.
