Bunky v mozgu nazývané pericyty, ktoré neboli vysoko na zozname cieľov na liečbu chorôb, ako je Alzheimerova choroba, môžu hrať dôležitejšiu úlohu pri rozvoji neurodegeneratívnych chorôb, ako sa doteraz realizovalo.
Zistenia zverejnené 4. novembra v Neuron uvrhli pericyt do prekvapivej novej úlohy ako kľúčového hráča, ktorý formuje prietok krvi v mozgu a chráni citlivé mozgové tkanivo pred škodlivými látkami. Manipuláciou s hladinami pericytov boli vedci schopní znovu vytvoriť v mozgoch myší celý rad abnormalít, ktoré nápadným spôsobom odzrkadľujú mozgové ťažkosti, ktoré sa vyskytujú u mnohých ľudí, keď starnú.
"Už 150 rokov je známe, že tieto bunky existujú v mozgu, ale nevieme presne, čo robia u dospelých," povedal MUDr. Berislav Zlokovič, Ph. D., neurovedec, ktorý viedol výskum na univerzite. z Rochester Medical Center. "Ukázalo sa, že pericyty sú veľmi dôležité pre udržanie mozgového prostredia, ktoré je kľúčové pre zdravie neurónov." Percyt nám ponúka nový vzrušujúci cieľ pre nové spôsoby liečby neurodegeneratívnych chorôb.“
Zatiaľ čo poškodenie neurónov často spôsobuje symptómy, ktoré pacienti pociťujú – napríklad demenciu pri Alzheimerovej chorobe a pohybové ťažkosti pri Parkinsonovej chorobe – neurovedci vedia, že neuróny závisia od širokej škály faktorov, ktoré sa spájajú, aby vytvorili to správne prostredie na prosperovanie. Sám Zlokovič je priekopníkom konceptu, že narušený prietok krvi a chyby v hematoencefalickej bariére môžu hrať obrovskú úlohu pri rozvoji chorôb, ako je Alzheimerova choroba, a to prostredníctvom ich vplyvu na neuróny.
Podľa najnovších zistení zo Zlokovičovho laboratória dvaja prví autori, ktorí prispeli k výskumu rovnakým dielom, postgraduálny študent Robert Bell a M. D./Ph. D. študent Ethan Winkler, vyzdvihol úlohu pericytu v tomto procese. Pericyty obalujú najmenšie krvné cievy v mozgu, obopínajú kapiláry ako brečtan ovíjajúci sa okolo potrubia a pomáhajú udržiavať štrukturálnu integritu ciev.
Ukazuje sa, že pericyty robia oveľa viac. Tím zistil, že bunky sú ústredné pri určovaní množstva krvi prúdiacej v mozgu a zohrávajú kľúčovú úlohu pri udržiavaní bariéry, ktorá bráni úniku toxických látok z kapilár do mozgového tkaniva. Keď tím znížil počet pracovných pericytov v mozgoch myší, účinky zahŕňali znížený prietok krvi, väčšie vystavenie mozgového tkaniva toxickým látkam, zhoršené učenie a pamäť a poškodenie neurónov – všetko javy, ktoré sa s väčšou pravdepodobnosťou stanú. ľuďom, ako starnú.
„Táto práca ukazuje, že iné bunky v mozgu majú obrovský vplyv na neuróny, dokonca riadia neurodegeneratívny proces,“povedal Winkler. "Toto je veľmi vzrušujúce."
Na zistenie, tím študoval myši, u ktorých je normálny počet pericytov dramaticky znížený. Vedci skúmali mladé myši (vo veku približne jeden mesiac), myši stredného veku (vo veku približne šesť až osem mesiacov) a staršie myši (vo veku 14 až 16 mesiacov).
Množstvo poškodení, ktoré sa vyskytlo, záviselo od veku, pričom najhoršie poškodenie sa neustále vyskytovalo u najstarších myší – toto zistenie je podobné tomu, čo sa deje s ľuďmi, ktorých mozgy s vekom oveľa častejšie trpia neurodegeneratívnymi stavmi, ako je Alzheimerova alebo Parkinsonova choroba. Myši zažili celý rad problémov, ktoré sa dosť zhodujú s mozgovými abnormalitami, ktoré majú ľudia s neurodegeneratívnymi stavmi, ako je Alzheimerova choroba.
Medzi zisteniami u myší so zníženými hladinami pericytov:
Cerebrálny prietok krvi bol znížený a problém sa zhoršoval, keď myši starli. Staršie myši mali o 50 percent nižší prietok krvi ako myši podobného veku s normálnym počtom pericytov. Myši mladšieho a stredného veku mali o 23 percent nižší prietok krvi a o 33 až 37 percent nižší prietok krvi.
Sérové proteíny a toxické molekuly sa dostali do mozgu oveľa s väčšou pravdepodobnosťou vďaka porušeniu hematoencefalickej bariéry. Napríklad molekuly ako hemosiderín, fibrín, trombín a plazmín sú toxické v mozgu a normálne sa v mozgovom tkanive nenachádzajú. Staršie myši mali v mozgovom tkanive 20 až 25-krát viac akumulácie týchto toxínov ako ich normálne náprotivky; myši mladšieho a stredného veku mali trikrát toľko a 8 až 10-krát toľko.
Porušenie hematoencefalickej bariéry bolo evidentné najmä v štruktúrach krvných ciev známych ako tesné spojenia, ktoré zohrávajú dôležitú úlohu pri zabránení prenikaniu škodlivých látok do mozgového tkaniva. Ich aktivita u starších myší bola nižšia o 40 až 60 percent u myší staršieho a stredného veku v porovnaní s ich normálnymi náprotivkami.
V porovnaní s normálnymi myšami mali myši s menším počtom pericytov štrukturálne poškodenie ich neurónov, vrátane straty dendritickej dĺžky a hustoty chrbtice. Množstvo poškodenia opäť korelovalo s vekom myší, pričom staršie myši vykazovali väčšie poškodenie. Tím tiež zdokumentoval zhoršené učenie a pamäť u myší v strednom veku a starších, ale nie u najmladších myší.
"Naše zistenia ukazujú, že chronické vaskulárne poškodenie v dôsledku straty pericytov vedie k neurodegenerácii," povedal Zlokovič, ktorý je profesorom dekana na oddeleniach neurochirurgie a neurológie a riaditeľom Centra pre neurodegeneratívne a vaskulárne poruchy mozgu. "Je možné, že vaskulárne poškodenie je spoločné pre mnoho rôznych typov neurodegeneratívnych procesov a môže byť významné pri spôsobovaní symptómov pozorovaných pri chorobách, ako je Alzheimerova choroba a amyotrofická laterálna skleróza."
Zistenia by mohli spôsobiť, že neurovedci zmení svoje názory na pôvod mnohých neurodegeneratívnych porúch, povedal Bell, ktorý poznamenáva, že nedávno vyvinutý nástroj na sledovanie aktivity pericytov v mozgu pomohol tímu riešiť úlohu pericytu.
"Ak sú všetky vaše nástroje navrhnuté na štúdium neurónov, dozviete sa veľa o neurónoch," povedal Bell. „O pericytoch toho veľa nevieme jednoducho preto, že nemáme vhodné nástroje na ich výskum. Ak bunky nevidíte, je ťažké ich študovať.“
Okrem Bella, Winklera a Zlokoviča medzi ďalších autorov patrí Abhay Sagare, Ph. D., hlavný inštruktor; Rashid Deane, Ph. D., profesor výskumu; Itender Singh, Ph. D., postdoktorandský výskumný spolupracovník; a Barbra LaRue, technický spolupracovník. Projekt bol financovaný Národným inštitútom pre starnutie (grant # R37AG023084) a Národným inštitútom pre neurologické poruchy a mŕtvicu (grant # R37NS34467).
Zlokovič je zakladateľom a akcionárom troch spoločností, ktoré skúmajú nové spôsoby liečby mŕtvice a neurodegeneratívnych chorôb, ako je Alzheimerova choroba: Socratech, ZZ Alztech a ZZ Biotech. Univerzita v Rochesteri má tiež majetkový podiel vo všetkých troch spoločnostiach.
