Nový mechanismus neuronové signalizace odhaluje bezpečnější cestu pro léčbu bolesti

Vědci z Tulane University spolu s týmem kolegů z osmi dalších univerzit objevili nový signální mechanismus nervových buněk, který by mohl změnit naše chápání bolesti a vést k bezpečnějším a účinnějším léčbám.

Studie, kterou spolu vedli Matthew Dalva, ředitel Tulane Brain Institute a profesor buněčné a molekulární biologie na School of Science and Engineering a Ted Price na Texaské univerzitě v Dallasu, odhaluje, že neurony mohou mimo buňku uvolňovat enzym, který po zranění zapíná signalizaci bolesti. Práce, publikovaná v Vědanabízí nový pohled na to, jak mozkové buňky posilují svá spojení během učení a paměti.

„Toto zjištění mění naše základní chápání toho, jak komunikují neurony,“ řekl Dalva. „Zjistili jsme, že enzym uvolňovaný neurony může modifikovat proteiny na vnější straně jiných buněk, aby zapnuly ​​signalizaci bolesti – bez ovlivnění normálního pohybu nebo pocitu.“

Vědci zjistili, že nervové buňky komunikují mimo buňku s enzymem osamocenou kinázou obratlovců (VLK), která může změnit proteiny v prostoru mezi neurony a ovlivnit, jak tyto buňky vysílají signály.

Toto je jeden z prvních důkazů, že fosforylace může řídit, jak buňky interagují v extracelulárním prostoru. Otevírá zcela nový způsob uvažování o tom, jak ovlivnit chování buněk, a potenciálně jednodušší způsob, jak navrhnout léky, které působí zvenčí, místo aby musely pronikat do buňky.“

Matthew Dalva, ředitel Tulane Brain Institute

Tým zjistil, že aktivní neurony uvolňují VLK, který pak posiluje funkci receptoru zapojeného do bolesti, učení a paměti. Když vědci odstranili VLK z neuronů citlivých na bolest u myší, zvířata po operaci necítila obvyklou bolest, ale stále se pohybovala a cítila normálně. Přidání extra VLK mělo opačný účinek, zvýšení bolestivých reakcí.

„Tato studie se dostává k jádru toho, jak funguje synaptická plasticita – jak se vyvíjejí spojení mezi neurony,“ řekl Price, ředitel Center for Advanced Pain Studies, profesor neurověd na Texaské univerzitě na Dallas‘ School of Behavioral and Brain Sciences a spoluodpovídající autor studie. „Má to velmi široké důsledky pro neurovědu, zejména pro pochopení toho, jak bolest a učení sdílejí podobné molekulární mechanismy.“

Dalva řekl, že zjištění poukazují na bezpečnější způsob, jak ovlivnit dráhy bolesti zacílením na enzymy, jako je VLK, spíše než přímo blokovat NMDA receptory, které pomáhají regulovat komunikaci mezi nervovými buňkami, ale při narušení mohou způsobit vážné vedlejší účinky.

Zjištění také poskytuje jeden z prvních příkladů toho, jak kontrolovat interakce mezi proteiny buněčného povrchu mimo buňku, což může zjednodušit vývoj léků a snížit účinky mimo cíl, protože lék by se do buňky nedostal, řekl.

Dalšími kroky je zjistit, zda se jedná o mechanismus specifický pouze pro několik proteinů nebo o součást širšího a nedoceněného aspektu biologie, a pokud ano, mohl by přetvořit přístupy k léčbě neurologických a jiných onemocnění, řekl Dalva.

Výzkum byl proveden ve spolupráci s Dalvou, Pricem a kolegy z The University of Texas Health Science Center v San Antoniu, The University of Texas MD Anderson Cancer Center, University of Houston, Princeton University, University of Wisconsin-Madison, New York University Grossman School of Medicine a Thomas Jefferson University.

„Naše zjištění byla možná pouze díky tomuto druhu spolupráce,“ řekl Dalva. „Kombinací Tulaneových odborných znalostí v synaptické biologii se silnými stránkami našich partnerů jsme byli schopni odhalit mechanismus, který má důsledky nejen pro bolest, ale i pro učení a paměť napříč druhy.“

Výzkum byl podpořen granty Národního ústavu neurologických poruch a mrtvice, Národního institutu pro zneužívání drog a Národního centra pro výzkumné zdroje, které jsou součástí Národního ústavu zdraví. Mezi první autory článku patří Dr. Sravya Kolluru, Dr. Praveen Chander a Dr. Kristina Washburn, všichni členové The Dalva Lab v Tulane.