Celle: Udfordre lærebogen! Åbn mekanismen for frigørelse af dopamin i hjernen

Efter årtier med forskning i nøglerollen af ​​neurotransmitter dopamin i motorisk kontrol og belønningsadfærd er det blevet fokus i utallige bestræbelser på at forstå dens aktivitet, især når det bruges i sygdomme som Parkinsons sygdom og afhængighed, når der opstår en afvigelse i.

Selvom forskere har gjort betydelige fremskridt, vides der lidt om den mekanisme, hvormed sunde dopaminceller frigiver denne neurotransmitter. Denne kløft begrænser forskere 0010010 # 39; evne til at udvikle behandlinger for en række dopaminrelaterede sygdomme.

I en ny undersøgelse identificerede forskere fra Harvard Medical School den molekylære mekanisme, der er ansvarlig for den nøjagtige sekretion af dopamin i hjernen. De relevante forskningsresultater blev offentliggjort i Cell-tidsskriftet den 8, 2018 februar, og papiret med titlen 0010010 quot; Dopamine Secretion er formidlet af Sparse Active Zone-lignende udgivelsessteder {{4 }} quot ;.

Billedet er fra Cell, doi: 10. 1016 / j.cell. 2018. 01. 008.

Denne undersøgelse identificerede specifikke steder i dopamin-producerende neuroner, der frigiver dopamin på en hurtig, rumligt præcis måde - dette fund er relateret til, hvordan denne neurotransmitter transmitterer signaler i hjernen Den aktuelle model er i konflikt.

Den tilsvarende forfatter af papiret, Pascal Kaeser, assisterende professor i neurobiologi ved Harvard Medical School, sagde, 0010010 quot; Dette dopaminsystem spiller en vigtig rolle i mange sygdomme, men få studier har antydet, hvordan sunde dopamineuroner frigiver denne neurotransmitter. Kvalitative grundlæggende spørgsmål. 0010010 quot; En bedre forståelse af dopamin i laboratoriet kan have en enorm indflydelse på evnen til at behandle sygdomme, hvor dopaminsignalet er forkert justeret.

I hjernen er ca. 0 01% af neuroner ansvarlige for at producere dopamin, men de kontrollerer en bred vifte af hjerneprocesser, herunder motorisk kontrol, belønningssystemer, læring og hukommelse.

Kaeser sagde, at dopaminforskning fokuserer på dens dysfunktion og de proteinreceptorer, som neuroner bruger til at modtage dopamin. Selvom denne neurotransmitter spiller en vigtig rolle, er det under normale omstændigheder begrænset til forskning i, hvordan det frigives i hjernen.

Ikke mere rod

For at identificere den molekylære mekanisme, der er ansvarlig for dopaminsekretion, fokuserede Kaeser og hans kolleger på dopamin-producerende neuroner i mellemhovedet, som er involveret i de neurale kredsløb, der udløser bevægelse og belønning.

Disse forskere kiggede først efter den aktive zone, et specifikt neurotransmitter-frigørelsessted placeret i synapsen (dvs. hvor en neuron kontakter en anden neuron). Ved hjælp af superopløsningsmikroskopi til billeddele af hjernen projiceret af dopaminneuroner fandt de, at dopaminneuronerne indeholdt proteiner, der markerede tilstedeværelsen af ​​aktive regioner.

Disse aktive regioner indikerer, at neuroner kan deltage i hurtig synaptisk transmission, hvor neurotransmitter-signaler overføres nøjagtigt fra en neuron til en anden inden for millisekunder.

Dette er det første bevis på eksistensen af ​​hurtig aktive zoner i dopamin-neuroner, og inden dette blev disse neuroner betragtet som kun involveret i den såkaldte volumenoverførsel (volumenoverførsel), det vil sige denne neurotransmitter i hjernen Signaler er sendes langsomt og ikke-specifikt i relativt store områder.

Tætheden af ​​aktive områder, der findes i dopaminneuroner, er lavere end densiteten af ​​aktive områder, der findes i andre neuroner, og yderligere eksperimenter afslører detaljeret, hvordan denne neurotransmitter udskilles og frigives hurtigt Reabsorb.

Kaeser sagde, 0010010 quot; Jeg tror, ​​vores fund vil ændre vores opfattelse af dopamin. Vores data antyder, at dopamin frigives på et specifikt sted, med en utrolig rumlig nøjagtighed og hastighed, og før det troede folk, at Dopamine udskilles langsomt og uorden. 0010010 quot;

I et andet sæt eksperimenter brugte forskerne genetiske værktøjer til at eliminere flere aktive regionproteiner. Eliminering af et specifikt protein kaldet RIM er næsten nok til fuldstændigt at forhindre dopaminsekretion hos mus. RIM er forbundet med en række sygdomme, herunder neuropsykiatriske lidelser og udviklingsforstyrrelser. Dog ekskluderede et andet aktivt domæneprotein ringe virkning på dopaminfrigivelse, hvilket antyder, at dopaminsekretion afhænger af en unik molekylær mekanisme.

Changliang Liu, den første forfatter af papiret og en postdoktorisk forsker i Kaeser 0010010 # 39; s laboratorium, sagde, 0010010 quot; Vores forskning viser, at dopaminsignaler er mere organiseret end tidligere . tanke 0010010 quot;

Liu sagde, 0010010 quot; Vi bekræftede, at den aktive region og RIM, der er forbundet med sygdomme som skizofreni og autismespektrumforstyrrelser i human genetisk forskning, er nøglen til dopaminsignaltransduktion. Disse nyligt identificerede mekanismer kan være relateret til disse sygdomme. Det kan føre til udvikling af nye behandlingsstrategier i fremtiden. 0010010 quot;

Disse forskere studerer disse aktive regioner mere detaljeret for at få en dybere forståelse af deres rolle i dopaminsignaltransduktion og hvordan man kan manipulere dem.

Kaeser sagde, 0010010 quot; Vi har investeret en masse energi i forståelsen af ​​hele dopaminsignaliseringsmekanismen. For tiden giver de fleste behandlinger hjernen med overdreven dopamin, som aktiverer processer, der ikke bør aktiveres, så det vil bringe mange bivirkninger. 0010010 quot;

Han sagde, 0010010 quot; Vores langsigtede håb er at identificere proteiner, der kun formidler dopaminsekretion. Forestil dig at ved at manipulere med dopaminfrigivelse kan vi muligvis bedre rekonstruere normale signaler i hjernen. 0010010 nbsp;

kilde: changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang et al. 0010010 nbsp;Dopamin-sekretion formidles af sparsomme aktive zonelignende udgivelsessteder. Celle, 8 februar 2018, 172 (4): 706 - 718, doi: 10. {{6 }} 16 / J. Cell. 2018. 01. 008.