Cel lular: desafiar el llibre de text! Revelar el mecanisme de l'alliberament de dopamina en el cervell

Després de dècades d'investigació sobre el paper clau del neurotransmissor dopamina en el control del motor i el comportament de recompensa, s'ha convertit en el focus d'innombrables esforços per comprendre la seva activitat, especialment quan s'utilitza en malalties com la malaltia de Parkinson i l'addicció quan es produeix una desviació.

Tot i que els científics han fet un progrés considerable, se sap poc sobre el mecanisme pel qual les cèl lules de dopamina saludables alliberen aquest neurotransmissor. Aquest Gap limita la capacitat dels científics per desenvolupar tractaments per a una gamma de malalties relacionades amb la dopamina.

Ara, en un nou estudi, els investigadors de la Harvard Medical School identifiquen el mecanisme molecular responsable de la secreció precisa de la dopamina en el cervell. Els resultats de la investigació pertinents van ser publicats en el diari Cell el 8 de febrer de 2018, i el document titulat "la secreció de dopamina és mediat per la zona d'actius dispersos com a llocs d'alliberament".

La imatge és de la cel·la, DOI: 10,1016/j. Cell. 2018.01.008.

Aquest estudi va identificar llocs específics en les neurones productores de dopamina que alliberen dopamina de manera ràpida, espacialment precisa, aquesta troballa està relacionada amb com aquest neurotransmissor transmet senyals en el cervell que el model actual entra en conflicte.

L'autor corresponent de l'article, Pascal Kaeser, professor assistent de Neurobiologia a l'escola de Medicina de Harvard, va dir: "aquest sistema de dopamina té un paper vital en moltes malalties, però pocs estudis han suggerit que les neurones de dopamina saludables alliberen aquest neurotransmissor. Preguntes bàsiques qualitatives. "Una millor comprensió de la dopamina en el laboratori pot tenir un gran impacte en la capacitat de tractar malalties on el senyal de dopamina està desalineada.

Al cervell, al voltant del 0,01% de les neurones s'encarreguen de produir dopamina, però controlen una àmplia varietat de processos cerebrals, incloent el control motor, els sistemes de recompensa, l'aprenentatge i la memòria.

Kaeser va dir que la investigació sobre la dopamina se centra en la seva disfunció i els receptors de proteïnes que utilitzen les neurones per rebre la dopamina. Tot i que aquest neurotransmissor juga un paper important, en circumstàncies normals, la investigació sobre com s'allibera en el cervell és limitada.

No hi ha més desendreçar

Per identificar el mecanisme molecular responsable de la secreció de la dopamina, Kaeser i els seus col·legues es van centrar en les neurones productores de dopamina en el cervell mitjà, que estan involucrades en els circuits neuronals que desencadenen el moviment i la recompensa del comportament.

Aquests investigadors van buscar per primera vegada la zona activa, un lloc específic d'alliberament de neurotransmissor situat a la sinapsi (és a dir, on una neurona es contacta amb una altra neurona). L'ús de microscopia de superresolució a parts d'imatge del cervell projectat per neurones de dopamina, van trobar que les neurones de dopamina contenien proteïnes que marcaven la presència de regions actives.

Aquestes regions actives indiquen que les neurones poden participar en una transmissió sinàptica ràpida, en la qual els senyals de neurotransmissor es transfereixen amb precisió d'una neurona a una altra dins de mil·lisegons.

Aquesta és la primera evidència de l'existència de zones actives ràpides en les neurones de dopamina, i abans d'això, aquestes neurones es consideraven només involucrades en l'anomenada transmissió de volum (transmissió de volum), és a dir, aquest neurotransmissor en els senyals cerebrals s'envien lentament i no específicament en àrees relativament grans.

La densitat de les zones actives que es troben en les neurones de la dopamina és inferior a la densitat de les zones actives que es troben en altres neurones, i altres experiments revelen detalladament com aquest neurotransmissor és secretat i alliberat ràpidament reabsorbir.

Kaeser va dir, "Crec que els nostres descobriments canviaran la nostra percepció de la dopamina. Les nostres dades suggereixen que la dopamina es llança en un lloc específic, amb una precisió espacial increïble i la velocitat, i abans que la gent pensava que la dopamina és secretada lentament i desordenada. "

En un altre conjunt d'experiments, els investigadors van utilitzar eines genètiques per eliminar diverses proteïnes de la regió activa. L'eliminació d'una proteïna anomenada RIM és gairebé suficient per prevenir completament la secreció de dopamina en ratolins. RIM està associada amb una sèrie de malalties que inclouen trastorns neuropsiquiàtrics i trastorns del desenvolupament. No obstant això, excloent una altra proteïna de domini actiu va tenir poc efecte sobre l'alliberament de dopamina, suggerint que la secreció de la dopamina depèn d'un mecanisme molecular únic.

Changliang Liu, el primer autor de l'article i un investigador postdoctoral al laboratori de Kaeser, va dir: "la nostra investigació demostra que els senyals de dopamina estan més organitzats del que es pensava anteriorment".

Liu va dir: "hem confirmat que la regió activa i la vora associada amb malalties com l'esquizofrènia i els trastorns de l'espectre autista en la investigació genètica humana són claus per a la transducció de senyals de dopamina. Aquests mecanismes recentment identificats poden estar relacionats amb aquestes malalties que pot conduir al desenvolupament de noves estratègies de tractament en el futur. "

Aquests investigadors estan estudiant aquestes regions actives amb més detall per tal d'obtenir una comprensió més profunda del seu paper en la transducció de senyals de dopamina i com manipular-los.

Kaeser va dir, "hem invertit molta energia en la comprensió de tot el mecanisme de senyalització de la dopamina. Per ara, la majoria dels tractaments aporten al cervell una dopamina excessiva, que activa processos que no s'han d'activar, per la qual cosa portarà molts efectes secundaris. "

Va dir, "la nostra esperança a llarg termini és identificar les proteïnes que només medien la secreció de dopamina. Imagineu que mitjançant la manipulació de l'alliberament de dopamina, podem ser capaços de reconstruir millor els senyals normals en el cervell.

Font: changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang et al.La secreció de la dopamina és mediada per l'escassa zona activa, com els llocs d'alliberament. Cell, 8 febrer 2018, 172 (4): 706 – 718, DOI: 10.1016/j. Cell. 2018.01.008.