Aflarea modului în care apa pătrunde în neuroni oferă noi ținte terapeutice pentru
Sfârșitul numerarului: „încasăm” tot? - Întrebări prin SMS #cdanslair 27.01.2018 (ianuarie 2021).
Oamenii de știință au descoperit că transportoarele de înaltă eficiență, care funcționează ca un sistem de navetă pentru a muta constant ioni în și din neuroni, par să se inverseze după un accident vascular cerebral sau alte leziuni.
Aceasta se numește depolarizare prin difuzie, un val de moarte care poate urma un accident vascular cerebral sau traumatism cerebral traumatic, neuronii și extensiile acestora, numite dendrite, devin umflate, disfuncționale și vulnerabile, a spus neurologul. Sergei Kirov. Human Brain Lab de la Colegiul Medical din Georgia de la Georgia Regents University.
Deși umflarea a fost în mod clar rezultatul unei traume la nivelul creierului, modul în care apa a intrat în neuroni a fost în mare parte un mister.
Într-un studiu publicat în Journal of Neuroscience, Kirov și colegii săi raportează că o mână dintre acești transportori de ioni - cunoscuți că oferă o combinație de sodiu, potasiu și clorură - par să fie o verigă lipsă în modul în care excesul de apă pătrunde în interior.
"Se comportă ca niște pompe de apă moleculare. Este un nou mod de gândire", a spus Kirov. El și dr. Nanna MacAulay, profesor asociat la Departamentul de Medicină celulară și moleculară de la Universitatea din Copenhaga, sunt coautorii studiului, care este evidențiat în jurnal. Acești transportatori oferă, de asemenea, noi ținte terapeutice pentru tratamentul edemului fatal.
Neuronii au nevoie de o anumită cantitate de apă pentru a îndeplini funcțiile metabolice de bază, dar în ciuda a ceea ce spun unele manuale medicale, neuronii nu sunt permeabili în mod liber apei, a spus Kirov. "Ai nevoie de un mecanism molecular pentru ca apa să intre sau să iasă", a spus el. Transportorii, despre care se știe că captează apă și ioni din afara neuronului, păreau o opțiune plauzibilă pentru Kirov.
În repaus, neuronii conțin mult potasiu și mult sodiu la exterior. Această distribuție diferențială a ionilor polarizează neuronul, creând în interior o sarcină electrică negativă. Cantitatea inegală de sodiu și potasiu din interior și din exterior este menținută activ prin funcționarea pompelor de sodiu-potasiu.
Distribuția diferențială a sodiului și a potasiului este, de asemenea, esențială pentru ca neuronii să genereze semnale electrice, numite potențiale de acțiune, și să comunice cu alți neuroni sau celule, astfel încât oamenii și animalele să poată gândi, muta sau funcționa.
Atunci când potențialul de acțiune este generat, un neuron trece printr-un proces numit depolarizare, care își schimbă sarcina electrică astfel încât să devină pozitiv în interior. Canalele de sodiu se deschid și cantități mici de sodiu se mișcă prin ele, iar canalele se închid rapid. Totul se întâmplă foarte repede.
În timpul repolarizării ulterioare, se întâmplă invers: canalele de potasiu se deschid și cantități mici de potasiu ies din neuron și aceste canale se închid. Încă o dată, pompele de sodiu-potasiu împing ionii înapoi la locația lor corectă. Este un proces continuu și eficient în creierul sănătos.
Dar leziunile cerebrale traumatice, accidentul vascular cerebral, hemoragia cerebrală sau chiar migrenele pot duce la o despolarizare diseminată patologică implacabilă în care se deplasează cantități mari de sodiu și cantități mari de neuroni de ieșire a potasiului. Pompele de sodiu-potasiu sunt repede copleșite încercând să întoarcă lucrurile, iar neuronii și extensiile lor, numite dendrite, se află rapid în probleme.
În timp ce o gleznă umflată poate fi inconfortabilă, un creier umflat poate deveni rapid fatal în limitele închise ale craniului. "Echilibrul normal de potasiu și sodiu în timpul depolarizării disipează aproape complet, astfel încât funcția normală a celulelor este oprită și crește riscul de moarte", a spus Kirov.
Echipa lui Kirov a folosit o microscopie puternică cu scanare laser cu doi fotoni pentru a studia funcția transportorilor în felii de creier de șoareci și la șoareci. Au observat răspândirea depolarizării și umflarea care a rezultat din aceasta și au documentat modul în care edemul a fost redus semnificativ de droguri care au blocat acțiunea transportatorilor.
El observă că medicamentele pe care le-a folosit în laborator nu pot fi utilizate la oameni, dar, la fel ca purtătorii, ele oferă direcție. „Trebuie să dezvoltăm agenți mai buni, care să fie siguri la pacienții umani, pe care să îi putem oferi pentru o perioadă scurtă de timp și să reducem umflarea”, a spus Kirov despre următorii pași ai cercetării. Astăzi, în cazurile severe de umflare a creierului, neurochirurgii vor îndepărta o bucată de craniu pentru a oferi mai mult spațiu creierului și pentru a reduce în mod ideal leziunile permanente.