Komórka: Rzuć wyzwanie podręcznikowi! Ujawnij mechanizm uwalniania dopaminy w mózgu

Po dziesięcioleciach badań nad kluczową rolą neuroprzekaźnika dopaminy w kontroli motorycznej i zachowaniu nagradzającym, stała się ona przedmiotem wielu wysiłków, aby zrozumieć jego aktywność, zwłaszcza gdy jest on stosowany w chorobach takich jak choroba Parkinsona i uzależnienie, kiedy dochodzi do odchylenia w.

Chociaż naukowcy poczynili znaczne postępy, niewiele wiadomo na temat mechanizmu, dzięki któremu zdrowe komórki dopaminy uwalniają ten neuroprzekaźnik. Ta luka ogranicza naukowców 0010010 # 39; umiejętność opracowania leczenia szeregu chorób związanych z dopaminą.

Teraz w nowym badaniu naukowcy z Harvard Medical School zidentyfikowali mechanizm molekularny odpowiedzialny za precyzyjne wydzielanie dopaminy w mózgu. Odpowiednie wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Cell {lutego 8, 2018, a artykuł zatytułowany 0010010 ; wydzielanie dopaminy jest pośredniczone przez rzadkie miejsca uwalniania podobne do stref aktywnych {{4 }} quot ;.

Zdjęcie pochodzi z Cell, doi: 10. 1016 / j.cell. 2018. 01. 008.

W tym badaniu zidentyfikowano określone miejsca w neuronach wytwarzających dopaminę, które uwalniają dopaminę w szybki, przestrzennie precyzyjny sposób - to odkrycie jest związane z tym, jak ten neuroprzekaźnik przesyła sygnały w mózgu. Obecny model jest w konflikcie.

Odpowiedni autor artykułu, Pascal Kaeser, adiunkt neurobiologii w Harvard Medical School, powiedział: 0010010 : Ten system dopaminy odgrywa istotną rolę w wielu chorobach, ale niewiele badań sugerowało, w jaki sposób uwalniają zdrowe neurony dopaminy. ten neuroprzekaźnik. Podstawowe jakościowe pytania. 0010010 : Lepsze zrozumienie dopaminy w laboratorium może mieć ogromny wpływ na zdolność leczenia chorób, w których sygnał dopaminy jest źle ustawiony.

W mózgu około 0. 01% neuronów jest odpowiedzialnych za wytwarzanie dopaminy, ale kontroluje wiele różnych procesów w mózgu, w tym kontrolę motoryczną, systemy nagradzania, uczenie się i pamięć.

Kaeser powiedział, że badania nad dopaminą koncentrują się na jej dysfunkcji i receptorach białkowych, których neurony używają do otrzymywania dopaminy. Chociaż ten neuroprzekaźnik odgrywa ważną rolę, w normalnych okolicznościach badania dotyczące jego uwalniania w mózgu są ograniczone.

Nigdy więcej bałaganu

Aby zidentyfikować mechanizm molekularny odpowiedzialny za wydzielanie dopaminy, Kaeser i jego koledzy skupili się na neuronach wytwarzających dopaminę w śródmózgowiu, które są zaangażowane w obwody neuronalne, które wyzwalają ruch i nagradzają zachowanie.

Badacze ci najpierw szukali strefy aktywnej, specyficznego miejsca uwalniania neuroprzekaźnika zlokalizowanego w synapsie (tj. Gdzie jeden neuron kontaktuje się z innym neuronem). Korzystając z mikroskopii w super rozdzielczości, aby zobrazować części mózgu rzutowane przez neurony dopaminy, odkryli, że neurony dopaminy zawierają białka, które zaznaczają obecność regionów aktywnych.

Te aktywne regiony wskazują, że neurony mogą uczestniczyć w szybkiej transmisji synaptycznej, w której sygnały neuroprzekaźnika są dokładnie przekazywane z jednego neuronu do drugiego w ciągu milisekund.

Jest to pierwszy dowód na istnienie szybkich stref aktywnych w neuronach dopaminy, a wcześniej te neurony były uważane za zaangażowane tylko w tak zwaną transmisję objętości (transmisja objętości), to znaczy ten neuroprzekaźnik w mózgu Sygnały są wysyłane powoli i nieswoiście na stosunkowo duże obszary.

Gęstość obszarów aktywnych w neuronach dopaminy jest niższa niż gęstość obszarów aktywnych w innych neuronach, a dalsze eksperymenty ujawniają szczegółowo, w jaki sposób ten neuroprzekaźnik jest wydzielany i szybko uwalniany Reabsorb.

Kaeser powiedział: 0010010 : Myślę, że nasze odkrycia zmienią nasze postrzeganie dopaminy. Nasze dane sugerują, że dopamina jest uwalniana w określonym miejscu, z niesamowitą dokładnością przestrzenną i prędkością, a wcześniej ludzie myśleli, że dopamina jest wydzielana powoli i nieuporządkowana. 0010010 quot;

W innym zestawie eksperymentów naukowcy wykorzystali narzędzia genetyczne do wyeliminowania kilku białek regionu aktywnego. Wyeliminowanie specyficznego białka zwanego RIM jest prawie wystarczające, aby całkowicie zapobiec wydzielaniu dopaminy u myszy. RIM jest związany z szeregiem chorób, w tym zaburzeniami neuropsychiatrycznymi i zaburzeniami rozwojowymi. Jednak wykluczenie innego białka domeny aktywnej miało niewielki wpływ na uwalnianie dopaminy, co sugeruje, że wydzielanie dopaminy zależy od unikalnego mechanizmu molekularnego.

Changliang Liu, pierwszy autor artykułu i badacz z tytułem doktora w laboratorium Kaesera 0010010 # 39; powiedział: 0010010 ; nasze badania pokazują, że sygnały dopaminy są lepiej zorganizowane niż wcześniej myśl. 0010010 quot;

Liu powiedział: 0010010 : Potwierdziliśmy, że region aktywny i RIM związany z chorobami takimi jak schizofrenia i zaburzenia ze spektrum autyzmu w badaniach genetycznych na ludziach są kluczem do transdukcji sygnału dopaminy. Te nowo zidentyfikowane mechanizmy mogą być powiązane z tymi chorobami. Może to prowadzić do opracowania nowych strategii leczenia w przyszłości. 0010010 quot;

Ci badacze badają te aktywne regiony bardziej szczegółowo, aby uzyskać głębsze zrozumienie ich roli w transdukcji sygnału dopaminy i sposobów manipulowania nimi.

Kaeser powiedział: 0010010 : Zainwestowaliśmy dużo energii w zrozumienie całego mechanizmu sygnalizacji dopaminy. Na razie większość zabiegów dostarcza mózgowi nadmiernej ilości dopaminy, która aktywuje procesy, których nie należy aktywować, więc przyniesie wiele skutków ubocznych. 0010010 quot;

Powiedział: 0010010 : Naszą długoterminową nadzieją jest identyfikacja białek, które pośredniczą tylko w wydzielaniu dopaminy. Wyobraź sobie, że manipulując uwalnianiem dopaminy, możemy lepiej odtworzyć normalne sygnały w mózgu. 0010010 nbsp;

źródło: changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang i wsp. 0010010 nbsp;Wydzielanie dopaminy jest pośredniczone przez rzadkie miejsca uwalniania podobne do strefy aktywnej. Cell, 8 lutego 2018, 172 (4): 706 - 718, doi: 10. {{6 }} 16 / j.cell. 2018. 01. 008.