Τα νευροεκφυλιστικά νοσήματα, όπως η νόσος Alzheimer και η νόσος του Huntington, μοιράζονται ένα κοινό μηχανισμό μέσω του οποίου προκαλούν βλάβες στα εγκεφαλικά κύτταρα. Ο μηχανισμός αυτός αποτελεί ίσως ένα νέο στόχο για τη θεραπεία, σύμφωνα με τις παρατηρήσεις μίας νέας έρευνας.

Στην έρευνα, η οποία δημοσιεύτηκε στο Nature Neuroscience, οι ερευνητές περιγράφουν πώς ανακάλυψαν τον παραπάνω μηχανισμό καθώς και τον τρόπο που ο τελευταίος προκαλεί τον θάνατο των νευρώνων.

«Καταφέραμε να ανακαλύψουμε ένα νέο τρόπο για τον περιορισμό του θανάτου των νευρικών κυττάρων σε διάφορα νοσήματα», είπε η επικεφαλής της έρευνας Ντάρια Μόχλι-Ρόζεν, καθηγήτρια χημείας και βιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ στην Καλιφόρνια.

Ο μηχανισμός αυτός αφορά τη λειτουργία των μικρογλοίων και των αστροκυττάρων, δύο είδη κυττάρων που φυσιολογικά προστατεύουν τους νευρώνες.

Τα μικρογλοία και τα αστροκύτταρα είναι γλοιακά κύτταρα, τα οποία στο παρελθόν πιστεύαμε ότι έχουν ρόλο «κόλλας» στο νευρικό σύστημα.

Αυτό, ωστόσο, δεν ανταποκρίνεται στην πραγματικότητα καθώς όπως αποδείχτηκε αργότερα τα γλοιακά κύτταρα παίζουν ρόλο τόσο στην ανάπτυξη όσο και στη λειτουργία του εγκεφάλου.

Μία από τις πολλές εργασίες των αστροκυττάρων είναι ο καθορισμός του αριθμού και της θέσης που γίνονται οι νευρωνικές συνάψεις. Τα γλοιακά αυτά κύτταρα απελευθερώνουν επίσης διάφορα χημικά, όπως αυξητικούς παράγοντες και ουσίες απαραίτητες για το μεταβολισμό.

Τα μικρογλοία με τη σειρά τους αναζητούν συνεχώς ενδείξεις βλαβών στους ιστούς και απομακρύνουν τους παράγοντες που ευθύνονται, όπως διάφορα παθογόνα ή τμήματα καταστραμμένων νευρώνων.

Γλοιακά Κύτταρα και Νευροεκφυλιστικές Νόσοι

Η συσσώρευση τοξικών πρωτεϊνών στα εγκεφαλικά κύτταρα γνωρίζουμε πλέον ότι αποτελεί κοινό χαρακτηριστικό στις νευροεκφυλιστικές νόσους, όπως η νόσος Alzheimer, η νόσος του Huntington και η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS).

Η αυξημένη συσσώρευση των τοξικών πρωτεϊνών εμποδίζει τη λειτουργία των νευρικών κυττάρων και τελικά προκαλεί το θάνατό τους.

Στη μελέτη τους, οι επιστήμονες περιέγραψαν ένα ακόμα, λιγότερο γνωστό, χαρακτηριστικό των νευροεκφυλιστικών νόσων. Όπως διαπίστωσαν, στις νόσους αυτές, παρατηρείται ενεργοποίηση των γλοιακών κυττάρων «σε μία κατάσταση που προκαλεί αυξημένη έκκριση προφλεγμονωδών παραγόντων».

Η ενεργοποίηση των γλοιακών κυττάρων, μεη τη σειρά της, οδηγεί σε μία σειρά διαδικασιών που επίσης προκαλούν βλάβες στους νευρώνες. Ο παραπάνω μηχανισμός ορίζεται ως «νευροφλεγμονή».

Οι επιστήμονες πιστεύουν εδώ και καιρό ότι ο παράγοντας που ευθύνεται για τη νευροφλεγμονή στα γλοιακά κύτταρα είναι η παρουσία νευρωνικών καταλοίπων.

Έρευνες σε πειραματόζωα, για παράδειγμα, έχουν δείξει ότι μετά από έναν εγκεφλαικό τραυματισμό, τα μικρογλοία μπορεί να προκαλέσουν μετάβαση των αστροκυττάρων στην κατάσταση Α1 η οποία προκαλεί περαιτέρω βλάβες και κυτταρικό θάνατο στους νευρώνες. Η νέα έρευνα προσπάθησε να δώσει απαντήσεις στα παραπάνω ερωτήματα.

Η Άγνωστη Συμπεριφορά των Μιτοχονδρίων

Εξετάζοντας τα μικρογλοία, οι ερευνητές έδειξαν ότι ο επιβλαβής αυτός κύκλος φλεγμονής μπορεί να παρουσιαστεί ακόμα κι όταν δεν υπάρχουν κατάλοιπα νευρώνων. Κατά συνέπεια, αποφάσισαν να αναζητήσουν ποιος είναι ο προκλητικός παράγοντας που ευθύνεται για τη συμπεριφορά αυτή κι έτσι κατέληξαν στα μιτοχόνδρια.

Τα μιτοχόνδρια είναι μικρά οργανίδια των κυττάρων τα οποία προσφέρουν στα τελευταία την απαραίτητη ενέργεια για την παραγωγή πρωτεϊνών και την εκτέλεση άλλων λειτουργιών. Ένα τυπικό κύτταρο περιέχει χιλιάδες μιτοχόνδρια.

Αυτό που ανακάλυψαν οι ερευνητές, προς έκπληξή τους, ήταν ότι τα μικρά αυτά κύτταρα μπορούν να μεταφέρουν σήματα καταστροφής στα γειτονικά κύτταρα.

Τα μιτοχόνδρια βρίσκονται σε μία συνεχή δυναμική κατάσταση αλλαγής μεγέθους, σχήματος και θέσης στο εσωτερικό του κυττάρου. Τμηματοποιούνται και επανασυνθέτονται σε μία συνεχή διαδικασία διάσπασης και συνένωσης και η ισορροπία ανάμεσα στις δύο αυτές μορφές ουσιαστικά καθορίζει πόσο αποτελεσματικά δρουν τα μιτοχόνδρια.

Η υπερβολική συνένωση περιορίζει την κινητικότητα των μιτοχονδρίων ενώ η υπερβολική διάσπαση εμποδίζει τη λειτουργικότητά τους.

Όπως παρατήρησαν οι ερευνητές, οι τοξικές πρωτεΐνες που ενοχοποιούνται για τα νευροεκφυλιστικά νοσήματα μπορεί να προκαλέσουν υπερδραστηριότητα του Drp1, ενός ενζύμου που είναι απαραίτητο για τη διατήρηση της ισορροπίας ανάμεσα στις δύο μορφές των μιτοχονδρίων.

Σε προηγούμενες έρευνες, η Μόσλι-Ρόζεν και η ομάδα της είχαν διαπιστώσει ότι η θεραπεία με ένα πεπτίδιο, το P110, μπορεί να περιορίσει την μιτοχονδριακή συνένωση και τις επακόλουθες κυτταρικές βλάβες που προκαλεί το υπερδραστήριο Drp1.

Μειωμένη Φλεγμονή και Νευρωνικός Θάνατος

Στη νέα τους έρευνα, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι η χορήγηση του P110 στα ποντίκια για μερικούς μήνες μπορεί να περιορίσει τη δραστηριότητα των μικρογλοίων και των αστροκυττάρων, καθώς και τη φλεγμονή στον εγκέφαλο των πειραματοζώων.

Σε περαιτέρω πειράματα με καλλιέργειες κυττάρων, η ερευνητική ομάδα παρατήρησε ότι τόσο τα μικρογλοία όσο και τα αστροκύτταρα μπορούν να απελευθερώσουν τα μιτοχόνδρια που έχουν υποστεί βλάβες στο περιβάλλον τους με αποτέλεσμα να καταστρέφουν τους νευρώνες. Τα πειράματα έδειξαν επίσης ότι το P110 μπορεί να αποκλείσει την παραπάνω διαδικασία.

Πρόσφατες έρευνες έδειξαν ότι τα υγιή κύτταρα μπορεί επίσης να αποβάλλουν μιτοχόνδρια και το γεγονός αυτό δεν προκαλεί βλάβες. Ωστόσο, τα μικρογλοία και τα αστροκύτταρα που φλεγμαίνουν απελευθερώνουν παθολογικά μιτοχόνδρια, τα οποία προκαλούν το θάνατο στους γειτονικούς νευρώνες.

Η ερευνητική ομάδα διαπίστωσε ότι το P110 μπορεί να αποκλείσει την τμηματοποίηση των μιτοχονδρίων στα μικρογλοία και τα αστροκύτταρα σε αρκετό βαθμό έτσι ώστε να περιοριστεί η καταστροφή των νευρώνων.

Οι ερευνητές συνεχίζουν τα πειράματα με σκοπό να διαπιστώσουν τον ακριβή μηχανισμό μέσω των οποίων τα παθολογικά μιτοχόνδρια που απελευθερώνονται από τα γλοιακά κύτταρα προκαλούν το θάνατο των νευρώνων.