Откриването как водата навлиза в невроните осигурява нови терапевтични цели за
Край на парите: „осребряваме“ всичко? - SMS въпроси #cdanslair 27.01.2018 (януари 2021).
Учените са открили, че високоефективните транспортери, които работят като совалкова система, за да движат постоянно йони от и от невроните, изглежда се обръщат след инсулт или друго нараняване.
Това се нарича дифузионна деполяризация, вълна на смърт, която може да последва инсулт или черепно-мозъчна травма, невроните и техните удължения, наречени дендрити, стават подути, нефункционални и уязвими, каза Сергей Киров. лабораторията за човешки мозък в Медицинския колеж на Джорджия в Джорджия Риджънтс университет.
Въпреки че отокът очевидно е резултат от травма на мозъка, как водата навлиза в невроните до голяма степен е загадка.
В проучване, публикувано в The Journal of Neuroscience, Киров и колеги съобщават, че шепа от тези йонни транспортери - за които е известно, че осигуряват комбинация от натрий, калий и хлорид - изглежда липсваща връзка в начина, по който излишната вода попада вътре.
"Те действат като молекулярни водни помпи. Това е нов начин на мислене", каза Киров. Той и д-р Nanna MacAulay, доцент в Катедрата по клетъчна и молекулярна медицина в Университета в Копенхаген, са съавтори на изследването, което е подчертано в списанието. Тези транспортери осигуряват и нови терапевтични цели за лечение на фатален оток.
Невроните се нуждаят от определено количество вода, за да изпълняват основни метаболитни функции, но въпреки това, което казват някои медицински учебници, невроните не са свободно пропускливи за водата, каза Киров. „Нуждаете се от молекулярен механизъм, по който водата да влиза или излиза“, каза той. Транспортерите, за които е известно, че улавят вода и йони извън неврона, изглеждаха правдоподобна възможност за Киров.
В покой невроните съдържат много калий и много натрий отвън. Това диференциално разпределение на йони поляризира неврона, създавайки отрицателен електрически заряд вътре. Неравномерното количество натрий и калий отвътре и отвън се поддържа активно от работата на натриево-калиевите помпи.
Диференциалното разпределение на натрий и калий също е от съществено значение за невроните да генерират електрически сигнали, наречени потенциали за действие, и да комуникират с други неврони или клетки, така че хората и животните да могат да мислят, да се движат или да функционират.
Когато се генерира потенциалът за действие, невронът преминава през процес, наречен деполяризация, който променя своя електрически заряд, така че да стане положителен вътре. Натриевите канали се отварят и през тях се движат малки количества натрий и каналите се затварят бързо. Всичко се случва много бързо.
По време на последващата реполяризация се случва обратното: калиевите канали се отварят и малки количества калий излизат от неврона и тези канали се затварят. За пореден път натриево-калиевите помпи изтласкват йоните обратно на правилното им място. Това е непрекъснат и ефективен процес в здравия мозък.
Но травматичното мозъчно увреждане, инсулт, мозъчен кръвоизлив или дори мигрена могат да доведат до безмилостна патологична дисеминирана деполяризация, при която се вливат големи количества натрий и големи количества неврони на изхода на калий. Натриево-калиевите помпи бързо се претоварват, опитвайки се да обърнат нещата и невроните и техните удължения, наречени дендрити, бързо се оказват в беда.
Докато подутият глезен може да бъде неудобен, подутият мозък може бързо да стане фатален в затворените граници на черепа. "Нормалният баланс на калий и натрий по време на деполяризация се разсейва почти напълно, така че нормалната клетъчна функция се изключва и рискът от смърт се увеличава", каза Киров.
Екипът на Киров използва мощна двуфотонна лазерна сканираща микроскопия, за да изследва функцията на транспортери в мозъчни резени на мишки и при мишки. Те наблюдават разпространението на деполяризацията и подуването, което е резултат от нея, и документират как отокът е значително намален от лекарства, които блокират действието на транспортерите.
Той отбелязва, че лекарствата, които е използвал в лабораторията, не могат да се използват при хора, но подобно на носителите, те дават насоки. „Трябва да разработим по-добри средства, които ще бъдат безопасни за хора, които можем да дадем за кратко време и да намалим отока“, каза Киров за следващите стъпки в изследването. Днес при тежки случаи на подуване на мозъка неврохирурзите ще премахнат парче от черепа, за да дадат на мозъка повече пространство и в идеалния случай да намалят трайните увреждания.