Ismét magyar tudomány az élen! Magyar agykutatók vizsgáltak nanométeres pontossággal szinapszisokat először!
A Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet agykutatói egy rendkívül nagy felbontású mikroszkóp segítségével feltárták, hogy mi történik pontosan az idegsejtek közötti kapcsolódási pontokon. A felfedezés jelentőségét jól mutatja, hogy a világ egyik legfontosabb tudományos szaklapja, a Science Advances a címlapján hozta a tanulmányt.
Idegrendszerünkben körülbelül 86 milliárd idegsejt található, amelyek között rengeteg (becslések szerint száztrillió) kapcsolódási pont van. Ezek a kapcsolódási pontok az úgynevezett szinapszisok. A szinapszisokon megy át az elektromos jel, vagyis az ingerület az egyik idegsejtről a másik idegsejtre. Úgy is mondhatjuk, hogy az idegsejtek a szinapszisokon keresztül beszélgetnek egymással. Azonban nem mindegy, hogy milyen hangerővel.
A szinapszisok erősségét úgy képzelhetjük el, mintha egy hangszóró hangerejét állítanánk: egy-egy szinapszis ingerületátadása teljesen meg is szűnhet, majd fokozatosan a legmagasabb szintig emelkedhet. Mintha szépen lassan a maximálisra tekernénk fel a hangerőt
– magyarázza Katona István, a HUN-REN Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézet (KOKI) Molekuláris Neurobiológia Kutatócsoportjának vezetője. – A szinapszisok erőssége messzemenően meghatározza az agyműködést, ezért mind a száztrillió idegkapcsolatunk erőssége precízen szabályozott.”
Újabb előrelépés a szinapszisok működésének megértésében
Ezt a „hangerőszabályozást” régóta vizsgálják a KOKI-ban egy kutatási program keretében, amit még Freund Tamás és Vizi E. Szilveszter, az MTA jelenlegi és korábbi elnöke indítottak 25 évvel ezelőtt. A kutatók most újabb nagy előrelépést tettek a folyamat megértésében:
sikerült megfigyelniük a szabályozásban fontos molekulák pontos mennyiségét és elhelyezkedését a szinapszisokban. Ez volt az első olyan kutatás a világon, amelyben egy ideghálózat egyetlen szinapszisában sikerült ezt megmérni.
Az eredményt a világ egyik legfontosabb tudományos szaklapja, a Science Advances folyóirat közölte, a szerkesztők a címlapra is ezt a cikket választották Barti Benjámin doktorandusz, a tanulmány első szerzője grafikájának felhasználásával.
Nanométernyi szinapszisok
A szinapszisok kutatásának egyik legkomolyabb gátja korábban a rendkívül apró méretük volt. A szinapszisok a nanométeres mérettartományba tartoznak, így a vizsgálatukhoz különleges mikroszkópiára van szükség
– mondja Katona István. – Ez a lehetőség 2013-ban nyílt meg számunkra, amikor az MTA Lendület Programja segítségével új mikroszkópos fejlesztésbe kezdhettünk.” Az új mikroszkóp segítségével már nanométeres pontossággal tudták vizsgálni a szinapszisokat (a nanométer a méter egymilliárdod része).
A felfedezéssel az autizmus is könnyebben megérthetőbbé válhat
Rengeteg új tudományos kérdést vetett fel e felfedezés. Vajon mi dönti el a szinapszisban, hogy az adott, alig 200 nanométeres régióban hány receptor lesz aktív? Milyen jelmolekula vagy fehérje hatására vesz fel a receptor olyan térszerkezetet, amely után megindulhat a jelátvitel? E kérdések megválaszolása akár különböző idegrendszeri betegségek jobb megértése érdekében is jelentős lehet. Az autizmus egyik genetikai modelljében például Thomas Südhof Nobel-díjas kutató, az MTA tiszteleti tagja és kollégái felfedezték, hogy a zavar által érintett egerekben az agy klasszikus endokannabinoid-jelpályái érintetlenek maradnak, viszont a kannabinoidreceptor állandósult működése (amit a mostani vizsgálatban is kimutattak) teljesen eltűnik.
„Amikor mi THC-vel kezeltük az egereket, akkor ugyanazt tapasztaltuk, mint az autizmus genetikai modelljében – mondja Katona István. – Vagyis ez a tónusos kannabinoid-jelávitel teljesen eltűnt, miközben a klasszikus endokannabinoid-jelpálya nagyrészt nem változott. Emellett azt is megfigyeltük, hogy az új típusú jelátvitel mögött álló, nanométer pontosságú rendezettség szétesett. A további kutatások során kell feltárnunk, hogy ennek mi az oka, és e változás milyen hatást gyakorol a szinapszis működésére, illetve akár a különböző neurológiai és pszichiátriai betegségek kialakulására.”
A felfedezés részleteiről és következményeiről bővebben az mta.hu-n megjelent cikkben írnak.
Fotó: 123rt
