Bilim insanları, nöronların ve astrositlerin özelliklerini paylaşan yeni bir hibrit beyin hücresi belirlediler. Bu keşif, astrositlerin sinaptik aktarımdaki rolü hakkında nörobilimde uzun süredir devam eden tartışmaları çözüme kavuşturabilir.
Araştırmacılar, nöronlar ve astrositler arasındaki boşluğu dolduran yeni bir hibrit beyin hücresi keşfettiler. Bu hücre, nörotransmitterleri serbest bırakabilir ve epilepsi ve hafıza güçlendirme gibi durumları etkileyerek sinirbilimsel araştırmalar ve potansiyel tedaviler için umut verici yollar sunabilir.
Sinir bilimi büyük bir çalkantı içindedir. Beyni oluşturan iki büyük hücre ailesi, yani nöronlar ve glial hücreler, bu iki kategorinin ortasında gizlice hibrit bir hücre sakladılar.
Sinirbilim var olduğu sürece, beynin Öncelikle nöronlar ve onların ağları aracılığıyla bilgiyi hızlı bir şekilde detaylandırma ve iletme yetenekleri sayesinde çalışır. Glia hücreleri, onları bu görevde desteklemek için bir dizi yapısal, enerjisel ve bağışıklık işlevini yerine getirmenin yanı sıra fizyolojik sabitleri de stabilize eder.
Astrositler olarak bilinen bu glial hücrelerin bazıları sinapsları, yani noktaları yakından çevreler. Nöronlar arasında bilgi iletmek için nörotransmitterlerin salındığı temas. Bu nedenle nörobilimciler uzun süredir astrositlerin sinaptik aktarımda aktif bir rol oynayabileceğini ve bilgi işlemeye katılabileceğini öne sürüyorlar. Ancak bunu göstermek için bugüne kadar yapılan çalışmalar çelişkili sonuçlar vermiş ve henüz kesin bir bilimsel görüş birliğine varılamamıştır.
Astrosit özelliklerine sahip yeni bir hücre tipinin tanımlanması ve bunun için gerekli moleküler mekanizmanın ifade edilmesi yoluyla. sinaptik iletim sayesinde, Lozan Üniversitesi Biyoloji ve Tıp Fakültesi’nin (UNIL) Temel Sinir Bilimleri Bölümü’nden ve Cenevre’deki Wyss Biyo ve Nöromühendislik Merkezi’nden nörobilimciler, yıllardır süren tartışmalara son verdi.
{ 7}Bulmacanın Anahtarı
Astrositlerin de nöronlar gibi nörotransmiterleri salgılayabildiği hipotezini doğrulamak veya çürütmek için, araştırmacılar öncelikle modern moleküler biyoloji yaklaşımlarını kullanarak astrositlerin moleküler içeriğini incelediler. Amaçları, nöronlar tarafından kullanılan ana nörotransmiter olan glutamatın hızlı salgılanması için gerekli mekanizmanın izlerini bulmaktı.
“Tek hücreli transkriptomik yaklaşımların izin verdiği hassasiyet, astrositik hücrelerdeki varlığı göstermemize olanak sağladı. Glutamat salınımına özgü nöronal veziküllerin doldurulmasından sorumlu veziküler proteinler VGLUT’un transkriptlerinin profili. Bu transkriptler fare hücrelerinde bulundu ve görünüşe göre insan hücrelerinde de korundu. Ayrıca bu hücrelerde, glutamaterjik keseciklerin işlevi ve diğer hücrelerle hızlı iletişim kurma kapasiteleri için gerekli olan diğer özel proteinleri de belirledik,” diyor UNIL’de Yardımcı Doçent ve çalışmanın eş direktörü Ludovic Telley.
{ 6}Yeni İşlevsel Hücreler
Daha sonra sinir bilimciler, bu hibrit hücrelerin işlevsel olup olmadığını, yani glutamatı sinaptik iletimle karşılaştırılabilir bir hızla salıp salıveremediğini bulmaya çalıştı. Bunu yapmak için araştırma ekibi, beyin dokularındaki ve canlı farelerdeki kesecikler tarafından salınan glutamatı görüntüleyebilen gelişmiş bir görüntüleme tekniği kullandı.
“Seçici uyarılara hızlı glutamat salınımıyla yanıt veren bir astrosit alt grubu belirledik. UNIL’de fahri profesör ve Wyss Center’da misafir öğretim üyesi ve araştırmanın eş direktörü Andrea Volterra, “Bu hücrelerin sinapsları andıran uzamsal olarak sınırlı alanlarında meydana geldi” diyor.
Ayrıca, bu glutamat salınımı, Sinaptik iletim üzerinde etkisi vardır ve nöronal devreleri düzenler. Araştırma ekibi bunu, hibrit hücrelerin VGLUT ifadesini baskılayarak göstermeyi başardı.
“Bunlar nöronal aktiviteyi düzenleyen hücrelerdir, nöronların iletişim ve uyarılma düzeyini kontrol ederler” diyor Roberta de Ceglia, çalışmanın ilk yazarı ve UNIL’de kıdemli araştırmacı. Ve bu işlevsel mekanizma olmadan, çalışma, ezberleme mekanizmalarında yer alan sinirsel bir süreç olan uzun vadeli güçlenmenin bozulduğunu ve farelerin hafızasının etkilendiğini göstermektedir.
Beyin Patolojileriyle Bağlantılar{ 8}
Bu keşfin sonuçları beyin bozukluklarına kadar uzanıyor. Araştırma ekibi, özellikle glutamaterjik astrositleri parçalayarak hafıza konsolidasyonu üzerindeki etkileri gösterdi, ancak aynı zamanda nöbetleri şiddetlenen epilepsi gibi patolojilerle bağlantıları da gözlemledi. Son olarak çalışma, glutamaterjik astrositlerin hareket kontrolünde yer alan beyin devrelerinin düzenlenmesinde de rol oynadığını ve Parkinson hastalığı için tedavi edici hedefler sunabileceğini gösteriyor.
“Nöronlar ve astrositler arasında artık yeni bir türe sahibiz. Eldeki hücrenin. Keşfi, muazzam araştırma olanaklarının önünü açıyor. Sonraki çalışmalarımız, bu tür hücrenin Alzheimer hastalığında hafıza bozukluğuna karşı potansiyel koruyucu rolünün yanı sıra burada araştırılanlar dışındaki diğer bölge ve patolojilerdeki rolünü de araştıracak,” diye projelendiriyor Andrea Volterra.
Referans: ” Uzmanlaşmış astrositler CNS’de glutamaterjik gliotransmisyona aracılık eder” Yazan: Roberta de Ceglia, Ada Ledonne, David Gregory Litvin, Barbara Lykke Lind, Giovanni Carriero, Emanuele Claudio Latagliata, Erika Bindocci, Maria Amalia Di Castro, Iaroslav Savtchouk, Ilaria Vitali, Anurag Ranjak, Mauro Congiu, Tara Canonica, William Wisden, Kenneth Harris, Manuel Mameli, Nicola Mercuri, Ludovic Telley ve Andrea Volterra, 6 Eylül 2023, Doğa.
DOI: 10.1038/s41586-023-06502-w{ 4}