Клітинка: киньте виклик підручнику! Розкрийте механізм вивільнення дофаміну в мозку

Після десятиліть досліджень ключової ролі нейромедіатора дофаміну в руховому контролі та поведінці на винагороду, він став центром незліченних зусиль для розуміння його діяльності, особливо коли він застосовується при таких захворюваннях, як хвороба Паркінсона та наркоманія. в.

Хоча вчені досягли значного прогресу, мало відомо про механізм, за допомогою якого здорові клітини дофаміну вивільняють цей нейромедіатор. Цей розрив обмежує вчених&№ 39; можливість розробити лікування ряду захворювань, пов’язаних з дофаміном.

Тепер у новому дослідженні дослідники з Гарвардської медичної школи визначили молекулярний механізм, відповідальний за точну секрецію дофаміну в мозку. Відповідні результати досліджень були опубліковані в журналі Cell {лютого 8, 2018, а стаття під назвою&"Секреція дофаміну опосередковується розрідженими активними зонами звільнення GG";

Знімок із Cell, doi: 10. 1016 / j.cell. 2018. 01. 008.

Це дослідження визначило конкретні сайти нейронів, що продукують дофамін, які вивільняють дофамін швидко, просторово точно - ця знахідка пов'язана з тим, як цей нейромедіатор передає сигнали в мозок. Сучасна модель конфліктує.

Відповідний автор статті Паскаль Кайсер, доцент кафедри нейробіології Гарвардської медичної школи, сказав: GG: "Ця дофамінова система відіграє життєво важливу роль при багатьох захворюваннях, але кілька досліджень припускають, як здорові дофамінові нейрони вивільняють цей нейромедіатор. Якісні основні питання." Поліпшення розуміння дофаміну в лабораторії може мати величезний вплив на здатність лікувати захворювання, коли дофаміновий сигнал не вирівняний.

У мозку близько 0. 01% нейронів відповідають за вироблення дофаміну, але вони контролюють найрізноманітніші мозкові процеси, включаючи руховий контроль, системи винагород, навчання та пам'ять.

Кайсер сказав, що дослідження дофаміну зосереджено на його дисфункції та білкових рецепторах, які нейрони використовують для отримання дофаміну. Хоча цей нейромедіатор відіграє важливу роль, за звичайних обставин дослідження, як він вивільняється в мозку, обмежені.

Більше не захаращення

Для виявлення молекулярного механізму, відповідального за секрецію дофаміну, Кайсер та його колеги зосередили увагу на нейронах, що продукують дофамін в середньому мозку, які беруть участь у нейронних ланцюгах, що запускають рух та винагороджують поведінку.

Ці дослідники спочатку шукали активну зону, специфічне місце вивільнення нейротрансмітерів, розташоване в синапсі (тобто там, де один нейрон контактує з іншим нейроном). За допомогою мікроскопії над роздільною здатністю для зображення частин мозку, спроектованих дофаміновими нейронами, вони виявили, що дофамінові нейрони містять білки, що відзначають наявність активних областей.

Ці активні області вказують на те, що нейрони можуть брати участь у швидкій синаптичній передачі, в якій нейромедіаторні сигнали точно передаються від одного нейрона до іншого протягом мілісекунд.

Це перші докази існування швидких активних зон у дофамінових нейронах, і до цього ці нейрони вважалися такими, що беруть участь лише у так званій об'ємній передачі (об'ємної передачі), тобто цей нейромедіатор у сигналах мозку є надсилається повільно і не конкретно у відносно великі райони.

Щільність активних областей, виявлених у дофамінових нейронах, нижча за щільність активних зон, виявлених в інших нейронах, і подальші експерименти докладно розкривають, як цей нейромедіатор секретується та швидко вивільняється Реабсорб.

Каєсер сказав: "Я думаю, що наші висновки змінять наше сприйняття дофаміну. Наші дані говорять про те, що дофамін вивільняється в певному місці, з неймовірною просторовою точністю та швидкістю, а раніше люди думали, що дофамін секретується повільно і безладно."

В іншому наборі експериментів дослідники використовували генетичні засоби для усунення кількох активних білків області. Елімінації специфічного білка під назвою RIM майже достатньо для повного запобігання секреції дофаміну у мишей. RIM асоціюється з цілим рядом захворювань, включаючи нервово-психічні розлади та порушення розвитку. Однак виключення іншого білка активного домену мало вплив на вивільнення дофаміну, що дозволяє припустити, що секреція дофаміну залежить від унікального молекулярного механізму.

Changliang Liu, перший автор статті та докторантура в лабораторії Kaeser', сказав: GG. "Наші дослідження показують, що сигнали дофаміну є більш організованими, ніж вважалося раніше."

Лю, сказав GG, "Ми підтвердили, що активна область та РІМ, пов'язані з такими захворюваннями, як шизофренія та розлади спектру аутизму при генетичних дослідженнях людини, є ключовими для передачі дофамінового сигналу. Ці нещодавно виявлені механізми можуть бути пов'язані з цими захворюваннями. Це може призвести до розробки нових стратегій лікування в майбутньому."

Ці дослідники вивчають ці активні регіони більш докладно, щоб глибше зрозуміти їх роль у передачі дофамінових сигналів та способів маніпулювання ними.

Кайсер сказав: "Ми вклали багато енергії в розуміння всього механізму сигналізації дофаміну. На сьогоднішній день більшість методів лікування забезпечує головний мозок надлишком дофаміну, який активізує процеси, які не слід активувати, тому він приносить багато побічних ефектів."

Він сказав, що GG: "Наша довгострокова надія полягає у виявленні білків, які лише опосередковують секрецію дофаміну. Уявіть, що, маніпулюючи вивільненням дофаміну, ми можемо краще реконструювати нормальні сигнали в мозку.

джерело: changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang та ін.Секреція дофаміну опосередковується рідкісними зонами випуску, що нагадують активні зони. Осередок, 8 лютого 2018, 172 (4): 706 - 718, дой: 10. {{6 }} 16 / j.cell. 2018. 01. 008.