บทความอายุยืน

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบบทบาทใหม่ของอุปสรรคเลือดและสมองในการทำงานของเซลล์ประสาทและความเสียหาย

นักวิทยาศาสตร์ค้นพบบทบาทใหม่ของอุปสรรคเลือดและสมองในการทำงานของเซลล์ประสาทและความเสียหาย
  • แม้ว่าเราจะรู้ว่าอุปสรรคในเลือดและสมอง (bbb) ​​ช่วยควบคุมสิ่งที่เข้าสู่สมองอย่างเข้มงวด แต่เราไม่รู้มากนักว่าเซลล์ที่สร้าง bbb มีอิทธิพลต่อการทำงานโดยรวมของระบบประสาทอย่างไร 

  • ในการศึกษากับแมลงวันผลไม้ สัญญาณที่เกิดขึ้นในเซลล์ของ bbb ยังมีบทบาทโดยตรงในการควบคุมสิ่งที่เกิดขึ้นในเซลล์ประสาทที่สิ่งกีดขวางกำลังปกป้องอยู่

  • นอกจากจะเป็นจุดตรวจรักษาความปลอดภัยแล้ว งานวิจัยนี้ยังแสดงให้เห็นว่า bbb ยังให้คำแนะนำว่าเซลล์ควรไปที่ไหนและควรทำอย่างไร

  • งานวิจัยนี้นำเสนอแนวความคิดใหม่ในการมองหาวิธีการรักษาที่สามารถต่อต้านความเสียหายที่เกิดจากสภาวะความเสื่อมของระบบประสาท และคิดค้นกลยุทธ์ในการส่งยาผ่านอุปสรรคในเลือดและสมองไปยังพื้นที่เป้าหมายในสมอง

บทความนี้ถูกโพสต์บน sciencedaily.com:

แม้ว่าบทบาทของอุปสรรคในเลือดและสมองเป็นที่ชื่นชมมานานแล้วสำหรับความสามารถในการควบคุมสิ่งที่โมเลกุลสามารถเข้าสู่ระบบประสาทได้อย่างแม่นยำ แต่ยังไม่ค่อยมีใครรู้ว่าเซลล์ที่ก่อตัวเป็นอุปสรรคมีอิทธิพลต่อการทำงานของระบบประสาทอย่างไร "สิ่งที่เรารู้ในปัจจุบันเกี่ยวกับอุปสรรคเลือดและสมองส่วนใหญ่คือเราไม่รู้อะไรมากไปกว่าพื้นฐาน" ศาสตราจารย์ pejmun haghighi ศาสตราจารย์จาก buck institute ผู้ซึ่งได้ค้นพบบทบาทใหม่สำหรับเซลล์เหล่านี้กล่าว

Haghighi เป็นผู้เขียนอาวุโสของการศึกษาที่ตีพิมพ์ในฉบับวันที่ 19 สิงหาคม 2022 การดำเนินการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ (PNAS) ซึ่งนำเสนอหลักฐานในแมลงวันผลไม้เป็นครั้งแรกว่าสัญญาณที่เกิดขึ้นในเซลล์ของสิ่งกีดขวางยังมีบทบาทโดยตรงในการควบคุมสิ่งที่เกิดขึ้นในเซลล์ประสาทที่สิ่งกีดขวางกำลังปกป้องอยู่

การพังทลายของอุปสรรคเลือดและสมองมาพร้อมกับสภาวะทางระบบประสาทหลายอย่าง “เรากำลังพบว่าอุปสรรคไม่ได้เป็นเพียงการตรวจสอบเชิงป้องกัน แต่ยังเป็นแหล่งของกฎระเบียบด้วย” haghighi กล่าว “มันอาจทำให้เกิดปัญหามากกว่าแค่เป็นผลพลอยได้จากความเสื่อมของระบบประสาท ตอนนี้เรากำลังเรียนรู้ว่ามีถนนสองทางอย่างแน่นอน”

การค้นพบนี้นำเสนอแนวความคิดใหม่ในการมองหาวิธีการรักษาที่สามารถต่อต้านความเสียหายที่เกิดจากสภาวะความเสื่อมของระบบประสาท และคิดค้นกลยุทธ์ในการส่งยาผ่านอุปสรรคในเลือดและสมองไปยังพื้นที่เป้าหมายในสมอง

Haghighi อธิบายการค้นพบของทีมของเขาดังนี้ ลองนึกภาพว่ามีคนเฝ้าประตูคอยตรวจสอบบัตรประจำตัวและตรวจดูให้แน่ใจว่าใครก็ตามที่เข้ามาจะต้องอยู่ที่นั่น และตรวจสอบบัตรประจำตัวของผู้ที่เข้าทางประตูหลังด้วย และไล่ใครก็ตามที่ไม่ควรออกไป ที่จะอยู่ที่นั่น นั่นคืองานของอุปสรรคเลือดสมอง

ตอนนี้ลองจินตนาการว่านอกเหนือจากการตรวจสอบความปลอดภัยแล้ว เจ้าหน้าที่เฝ้าประตูยังบอกเส้นทางว่าจะไปที่ไหนและต้องทำอย่างไร ฟังก์ชั่นที่สองคือสิ่งที่ทีมของ haghighi เปิดเผย

ทีมงานได้ใช้ตัวอ่อนของแมลงวันผลไม้ในการศึกษา แม้ว่าแมลงวันผลไม้จะไม่มีความซับซ้อนของอุปสรรคในเลือดและสมองของสัตว์มีกระดูกสันหลัง แต่คุณสมบัติหลายประการก็เหมือนกัน ในระบบจะศึกษาได้ง่ายกว่ามาก เซลล์หลักที่เป็นอุปสรรคสำหรับเซลล์ประสาทในแมลงวันผลไม้นั้นเป็น glia เฉพาะทางที่ทำงานคล้ายกับเซลล์บุผนังหลอดเลือดเฉพาะทางที่ก่อตัวเป็นส่วนสำคัญของอุปสรรคในเลือดของสมองในสัตว์มีกระดูกสันหลังชั้นสูงรวมถึงมนุษย์ด้วย

การตรวจสอบเริ่มต้นด้วยการมุ่งเน้นไปที่เอนไซม์ที่เรียกว่า metalloproteinases เนื่องจากมีศักยภาพที่จะมีความสำคัญต่อปฏิสัมพันธ์ระหว่าง glia และเซลล์ประสาท ทีมงานได้ระบุวิถีทางที่เรียกว่า notch signaling โดยใช้แนวทางทางพันธุกรรมเพื่อค้นหาว่าการแสดงออกของเอนไซม์เหล่านี้มีการควบคุมอะไรบ้าง notch พบได้ทั้งในแมลงวันผลไม้และมนุษย์

“เราไม่ได้วางแผนที่จะศึกษา Notch แต่เราพบว่ามันเป็นผู้เล่นหลักในการบำรุงรักษาอุปสรรคเลือดและสมอง” Haghighi กล่าว พวกเขาค้นพบว่าการส่งสัญญาณ Notch ใน glia ควบคุมโครงสร้างโดยรวมของสิ่งกีดขวาง เมื่อสัญญาณถูกปิดกั้น ไม่เพียงแต่การทำงานของสิ่งกีดขวางจะบกพร่องเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อ “การทำงานพื้นฐานของระบบประสาทด้วย” เขากล่าว รวมถึงการปล่อยสารสื่อประสาทและการหดตัวของกล้ามเนื้อ

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ การยักย้ายสัญญาณ notch ส่งผลต่อวิธีการทำงานของเซลล์ประสาท แม้ว่าอุปสรรคในเลือดและสมองจะยังคงอยู่ครบถ้วนก็ตาม นั่นแสดงให้เห็นว่ามีการส่งสัญญาณเกิดขึ้นในอุปสรรคในเลือดและสมองซึ่งนอกเหนือไปจากการบำรุงรักษาการทำงานของอุปสรรค haghighi กล่าว การพังทลายของการทำงานของสิ่งกีดขวางอาจทำให้เกิดความผิดปกติของระบบประสาท แทนที่จะสัมพันธ์กับมันหรือแม้แต่ผลที่ตามมาของความเสียหายอื่น ๆ

"เนื่องจากเราเห็นการหยุดชะงักในการทำงานของสิ่งกีดขวาง โดยไม่มีการรั่วไหลของสิ่งกีดขวางอย่างเห็นได้ชัด ซึ่งส่งผลต่อการทำงานของซินแนปติก นี่เป็นความก้าวหน้าทางแนวคิด" เขากล่าว เนื่องจากไม่มีใครสังเกตเห็นเซลล์จากสิ่งกีดขวางที่ควบคุมการทำงานของเซลล์ประสาทมาก่อน

“เรายังบอกไม่ได้ว่าอะไรคือสาเหตุและอะไรคือผล แต่เราสามารถพูดได้ว่าผู้ป่วยบางรายมีพังทลายของอุปสรรคในเลือดและสมอง นอกเหนือจากความสัมพันธ์กันแล้ว มันเป็นข้อบกพร่องที่สำคัญที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมของระบบประสาท” Haghighi กล่าว

การค้นพบนี้เปิดมุมมองที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงในการพัฒนาวิธีการรักษาแบบใหม่ที่มุ่งต่อต้านความเสียหายในการทำงานของอุปสรรคที่เกี่ยวข้องกับสภาวะการเสื่อมของระบบประสาท

เพื่อสร้างหลักฐานที่น่าสนใจนี้ ทีมงานของฮากิฮีกำลังดำเนินการตามแนวทางหลายประการ พวกเขาได้ศึกษาการกลายพันธุ์ของยีนหลักสองประการในสภาวะการเสื่อมของระบบประสาท และพบว่าการพังทลายของอุปสรรคในเลือดและสมองอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นเมื่อยีนเหล่านี้แสดงออกในรูปของแมลงวัน การศึกษาชีวสารสนเทศศาสตร์ของทีมวิจัยชี้ให้เห็นว่ายีนเกือบทั้งหมดที่ระบุในแมลงวันมีความคล้ายคลึงกันในมนุษย์ และไม่ทราบการทำงานของยีนมนุษย์เหล่านี้จำนวนมาก

ยังไม่ค่อยมีใครทราบเกี่ยวกับ notch และ metalloproteinases ในเวอร์ชันของมนุษย์ นอกเหนือจากนั้นการกลายพันธุ์ในโปรตีน notch ของมนุษย์ยังนำไปสู่การพังทลายของอุปสรรคในเลือดและสมองและภาวะสมองเสื่อม และพบว่า metalloproteinases ของมนุษย์หลายตัวมีการแสดงออกอย่างผิดปกติในโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาท และข้อบกพร่องของอุปสรรคในเลือดและสมอง

“เราหวังว่าเราจะสามารถทำงานย้อนหลังเพื่อทำความเข้าใจโดยรวมว่าความสัมพันธ์ระหว่างอุปสรรคในเลือดและสมองกับโรคเกี่ยวกับความเสื่อมของระบบประสาทเป็นอย่างไร” Haghighi กล่าว "เรากำลังสำรวจเส้นทางการส่งสัญญาณทั้งหมดเหล่านี้เพื่อดูว่าเราสามารถแปลผลการค้นพบของเราจากการทำงานของซินแนปติกของตัวอ่อนไปเป็นรูปแบบการเสื่อมของระบบประสาทที่ขึ้นกับอายุสากลมากขึ้นหรือไม่"

ผู้ร่วมงานคนอื่นๆ ของ buck ได้แก่ mario r. calderon, megumi mori, grant kauwe, jill farnsworth, suzana ulian-benitez, elie maksoud และ jordan shore

กิตติกรรมประกาศ: งานนี้ได้รับทุนจาก glenn foundation, brain canada และ national institutes of health, r01ns082793 และ r01ag057353


ที่มาของเรื่องราว:

วัสดุ ให้บริการโดย สถาบันบั๊กเพื่อการวิจัยเรื่องผู้สูงอายุ. หมายเหตุ: เนื้อหาอาจมีการแก้ไขรูปแบบและความยาว


อ้างอิงวารสาร:

  1. มาริโอ อาร์. คัลเดรอน, เมกุมิ โมริ, แกรนท์ เคาเว, จิล ฟาร์นสเวิร์ธ, ซูซานา อูเลียน-เบนิเตซ, เอลี มักซูด, ชายฝั่งจอร์แดน เปจมุน ฮากีฮี. การส่งสัญญาณ delta / notch ใน glia รักษาการทำงานของสิ่งกีดขวางเส้นประสาทของมอเตอร์และการส่งสัญญาณ synaptic โดยการควบคุมการแสดงออกของเมทริกซ์ metalloproteinase. การดำเนินการของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งชาติ, 2022; 119 (34) ดอย: 10.1073/pnas.2110097119


โพสต์เก่ากว่า โพสต์ใหม่กว่า