Solu: Haasta oppikirja! Paljastaa mekanismi dopamiinin vapautumisen aivoissa

Vuosikymmenien tutkimuksen keskeinen rooli välittäjäaine dopamiinin moottorin ohjaus ja palkita käyttäytymistä, se on tullut painopiste lukemattomia pyrkimyksiä ymmärtää sen toimintaa, varsinkin kun sitä käytetään sairauksia, kuten Parkinsonin tauti ja riippuvuus Kun poikkeama tapahtuu.

Vaikka tutkijat ovat edistyneet huomattavasti, ei tiedetä mekanismista, jolla terveet dopamiinisolut vapauttavat tämän välittäjäaineen. Tämä ero rajoittaa tutkijoiden kykyä kehittää hoitoja erilaisille dopamiiniin liittyville sairauksille.

Harvardin lääketieteellisen koulun tutkijat tunnistivat uudessa tutkimuksessa molekyylimekanismin, - joka on vastuussa dopamiinin täsmällisestä erittymismekanismista aivoissa. Asiaankuuluvat tutkimustulokset julkaistiin Cell-lehdessä 8.2.2018 ja paperinimeltään "Dopamiinin eritys välittyy harvan active zone -nimisten julkaisusivustojen toimesta".

Kuva on solusta, doi: 10.1016 / j.cell.2018.01.008.

Tässä tutkimuksessa yksilöitiin dopamiinia tuottavien neuronien tiettyjä alueita, jotka vapauttavat dopamiinia nopeasti, alueellisesti täsmällisesti, tämä havainto liittyy siihen, miten tämä välittäjäaine lähettää signaaleja aivoissa Nykyinen malliristiriitoja.

Vastaava kirjoittaja paperin Pascal Kaeser, apulaisprofessori neurobiologian Harvard Medical School, sanoi: "Tämä dopamiinijärjestelmä on tärkeä rooli monissa sairauksissa, mutta harvat tutkimukset ovat ehdottaneet, miten terve dopamiini neuronien vapauttaa tämän välittäjäaine. Laadulliset peruskysymykset. "Parempi ymmärrys dopamiinin laboratoriossa voi olla valtava vaikutus kykyyn hoitaa sairauksia, joissa dopamiinisignaali on väärin kohdistettu.

Aivoissa noin 0,01% neuronien ovat vastuussa dopamiinin tuottamisesta, mutta ne ohjaavat monenlaisia aivoprosesseja, kuten moottorin ohjausta, palkkiojärjestelmiä, oppimista ja muistia.

Kaeser sanoi, että dopamiinitutkimus keskittyy sen toimintahäiriöja ja proteiinireseptoreihin, että neuronien käyttää saada dopamiinia. Vaikka tämä välittäjäaine on tärkeä rooli, normaaleissa olosuhteissa, tutkimus siitä, miten se vapautuu aivoissa on rajallinen.

Ei enää sotkua

Tunnistaa molekyylimekanismi vastaa dopamiinin eritystä, Kaeser ja hänen kollegansa keskittyivät dopamiinia tuottavien neuronien keskiaivojen, jotka osallistuvat hermopiirejä, jotka laukaisevat liikkeen ja palkita käyttäytymistä.

Nämä tutkijat ensin etsiaktiivista vyöhykettä, erityinen välittäjäaine release sivusto sijaitsee synapsi (eli jos yksi neuroni yhteystiedot toiseen hermopäätteiden). Käyttämällä super-resoluutio mikroskopia kuvan osia aivojen ennustetaan dopamiinin neuronien, he havaitsivat, että dopamiinineuronien sisälsi proteiineja, jotka merkitsivät läsnäolo aktiivisten alueiden.

Nämä aktiiviset alueet osoittavat, että neuronien voi osallistua nopeaan synaptinen siirto, jossa välittäjäaine signaalit ovat tarkasti siirtää yhdestä hermopäätteiden toiseen millisekundit.

Tämä on ensimmäinen todiste siitä, että dopamiinin neuronien nopeat aktiiviset vyöhykkeet ovat olemassa, ja ennen tätä näiden neuronien katsottiin olevan mukana vain niin sanotussa äänenvoimakkuuden siirrossa (tilavuuden siirto), eli tämä aivojen välittäjäaine Signaalit lähetetään hitaasti ja ei-erityisesti suhteellisen suurilla alueilla.

Dopamiinineuronien aktiivisten alueiden tiheys on pienempi kuin muiden neuronien aktiivisten alueiden tiheys, ja lisäkokeet paljastavat yksityiskohtaisesti, miten tämä välittäjäaine erittyy ja vapautuu nopeasti Reabsorb.

Kaeser sanoi: "Luulen, että havaintomme muuttavat käsitystämme dopamiinista. Tietojemme mukaan dopamiini vapautuu tietyssä paikassa, uskomattoman alueellinen tarkkuus ja nopeus, ja ennen, että ihmiset ajattelivat dopamiinia erittyy hitaasti ja epänormaalisti. "

Toisessa kokeiluissa tutkijat käyttivät geneettisiä työkaluja poistaakseen useita aktiivisia alueen proteiineja. Poistaminen erityinen proteiini nimeltä RIM on lähes tarpeeksi kokonaan estää dopamiinin eritystä hiirillä. RIM:hen liittyy erilaisia sairauksia, kuten neuropsykiatrisia häiriöitä ja kehityshäiriöitä. Kuitenkin, lukuun ottamatta toisen aktiivisen verkkotunnuksen proteiini ei ollut juurikaan vaikutusta dopamiinin vapautumista, mikä viittaa siihen, että dopamiinin eritys riippuu ainutlaatuinen molekyylimekanismi.

Changliang Liu, ensimmäinen kirjoittaja paperin ja tohtorin tutkija Kaeser laboratoriossa, sanoi: "Tutkimuksemme osoittaa, että dopamiinisignaalit ovat järjestäytyneempiä kuin aiemmin ajateltu."

Liu sanoi: "Vahvistimme, että aktiivinen alue ja RIM liittyvät sairauksiin, kuten skitsofrenia ja autismin kirjon häiriöt ihmisen geneettisessä tutkimuksessa ovat avain dopamiinisignaalin transduktio. Nämä uudet mekanismit voivat liittyä näihin sairauksiin Se voi johtaa uusien hoitostrategioiden kehittämiseen tulevaisuudessa. "

Nämä tutkijat tutkivat näitä aktiivisia alueita yksityiskohtaisemmin saadakseen syvällisemmän käsityksen roolistaan dopamiinisignaalin siirtossa ja niiden manipuloinnissa.

Kaeser sanoi: "Olemme investoineet paljon energiaa ymmärtää koko dopamiinin signalointimekanismi. Nyt useimmat hoidot tarjoavat aivoille liiallista dopamiinia, joka aktivoi prosesseja, joita ei pitäisi aktivoida, joten se tuo monia haittavaikutuksia. "

Hän sanoi: "Pitkän aikavälin toivomme on tunnistaa proteiineja, jotka vain välittäen dopamiinin eritystä. Kuvittele, että manipuloimalla dopamiinin vapautumista, voimme ehkä paremmin rekonstruoida normaalit signaalit aivoissa.

lähde: changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang et al.Dopamiinin eritys välittyy harvaactive zone-like Release Sites. Solu, 8 helmikuuta 2018, 172(4):706–718, doi:10.1016/j.cell.2018.01.008.