Η σημασία της πλειοτροπίνης στη λειτουργία του εγκεφάλου

Νέα έρευνα υποδεικνύει ότι η έλλειψη μιας συγκεκριμένης μοριακής ουσίας, που είναι απαραίτητη για την ανάπτυξη και τη λειτουργία του νευρικού συστήματος, μπορεί να είναι υπεύθυνη για τις ελαττωματικές εγκεφαλικές συνδέσεις που παρατηρούνται στο σύνδρομο Down. Η αποκατάσταση της πλειοτροπίνης θα μπορούσε να συμβάλλει στη βελτίωση της εγκεφαλικής λειτουργίας σε άτομα με σύνδρομο Down και σε άλλες νευρολογικές παθήσεις, ενδεχομένως και σε ενήλικες, σύμφωνα με τους ερευνητές.

Πειράματα σε ποντίκια και οι υποσχέσεις τους

Οι επιστήμονες διεξήγαγαν πειράματα σε ποντίκια στο εργαστήριο, αντί για ανθρώπους, επομένως η προσέγγιση αυτή απέχει πολύ από το να είναι διαθέσιμη ως θεραπεία. Ωστόσο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η χορήγηση πλειοτροπίνης βελτίωσε τη λειτουργία του εγκεφάλου σε ενήλικα ποντίκια, πολύ μετά την ολοκλήρωση της ανάπτυξης του εγκεφάλου. Αυτό υποδηλώνει ότι η μέθοδος αυτή θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με προηγούμενες προσπάθειες ενίσχυσης των εγκεφαλικών κυκλωμάτων στο σύνδρομο Down, οι οποίες απαιτούσαν παρέμβαση σε πολύ συγκεκριμένες και σύντομες χρονικές περιόδους κατά τη διάρκεια της εγκυμοσύνης.

Προοπτικές για το μέλλον

«Αυτή η μελέτη είναι πραγματικά ενθαρρυντική γιατί αποδεικνύει ότι μπορούμε να στοχεύσουμε τα αστροκύτταρα, έναν τύπο κυττάρων στον εγκέφαλο που είναι εξειδικευμένα στην έκκριση μορίων που τροποποιούν τις συνάψεις, για να επανασυνδέσουμε τις εγκεφαλικές συνδέσεις σε ενήλικες», δήλωσε η ερευνήτρια Ashley N. Brandebura, PhD, η οποία συμμετείχε στην ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Salk για Βιολογικές Μελέτες και τώρα είναι μέλος της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Βιρτζίνια. «Αν και απέχουμε πολύ από την εφαρμογή σε ανθρώπους, μας δίνει ελπίδα ότι οι εκκριθέντες μοριακοί παράγοντες μπορούν να παραδοθούν μέσω αποτελεσματικών γονιδιακών θεραπειών ή πιθανώς μέσω πρωτεϊνικών εγχύσεων για τη βελτίωση της ποιότητας ζωής στο σύνδρομο Down.»

Το σύνδρομο Down επηρεάζει περίπου 1 στα 640 μωρά που γεννιούνται κάθε χρόνο στις Ηνωμένες Πολιτείες, σύμφωνα με τα Κέντρα Ελέγχου και Πρόληψης Νοσημάτων. Προκαλείται από ένα λάθος στη διαίρεση των κυττάρων κατά την ανάπτυξη και μπορεί να οδηγήσει σε αναπτυξιακές καθυστερήσεις, υπερκινητικότητα, συντομότερη διάρκεια ζωής και αυξημένο κίνδυνο για ιατρικά προβλήματα, όπως καρδιοπάθειες, προβλήματα θυρεοειδούς και προβλήματα ακοής και όρασης.

Οι ερευνητές του Salk, υπό την ηγεσία του Nicola J. Allen, PhD, ήθελαν να κατανοήσουν καλύτερα τις αιτίες του συνδρόμου Down, επομένως αναζήτησαν κυτταρικές πρωτεΐνες που είχαν τροποποιηθεί στους εγκεφάλους ποντικών που χρησιμοποιήθηκαν για τη μοντελοποίηση της κατάστασης. Οι επιστήμονες εντόπισαν την πλειοτροπίνη ως υποσχόμενο υποψήφιο, καθώς είναι παρούσα σε πολύ υψηλά επίπεδα σε κρίσιμες στιγμές της ανάπτυξης του εγκεφάλου και παίζει ουσιώδη ρόλο στη δημιουργία των συνάψεων και στην ανάπτυξη των αξόνων και δενδριτών, οι οποίοι είναι οι δέκτες και μεταφορείς νευρικών σημάτων. Επιπλέον, η παρουσία της πρωτεΐνης μειώνεται στο σύνδρομο Down.

Για να διαπιστώσουν αν η αποκατάσταση της πλειοτροπίνης θα μπορούσε να βελτιώσει τη λειτουργία του εγκεφάλου, οι ερευνητές την παρέδωσαν όπου ήταν απαραίτητη χρησιμοποιώντας τροποποιημένους ιούς που ονομάζονται ιικοί φορείς. Ενώ συνήθως σκεφτόμαστε τους ιούς ως αιτίες ασθενειών όπως η γρίπη, οι επιστήμονες μπορούν να τους σχεδιάσουν έτσι ώστε να μην προκαλούν ασθένεια αλλά να την θεραπεύουν. Αυτό γίνεται με την αφαίρεση των παθογόνων μερών του ιού και την αντικατάστασή τους με ωφέλιμο φορτίο – σε αυτή την περίπτωση, πλειοτροπίνη – που ο κενός ιός παραδίδει απευθείας στα κύτταρα.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η χορήγηση πλειοτροπίνης σε σημαντικά εγκεφαλικά κύτταρα, όπως τα αστροκύτταρα, είχε μεγάλα οφέλη, συμπεριλαμβανομένης της αύξησης του αριθμού των συνάψεων στην περιοχή του ιππόκαμπου του εγκεφάλου. Επιπλέον, αύξησε την «πλαστικότητα» του εγκεφάλου – την ικανότητα σχηματισμού ή τροποποίησης συνδέσεων που είναι απαραίτητες για τη μάθηση και τη μνήμη.

Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τα αστροκύτταρα ως φορείς για την παράδοση μορίων που ενισχύουν την πλαστικότητα στον εγκέφαλο. Αυτό θα μπορούσε μια μέρα να μας επιτρέψει να επανασυνδέσουμε ελαττωματικές συνδέσεις και να βελτιώσουμε την εγκεφαλική απόδοση.