Badanie może otworzyć drogę do leczenia różnych postaci nabytej epilepsji i napadów, które są wynikiem uszkodzenia mózgu spowodowanego urazem, infekcją lub guzami mózgu.
Od 1893 roku naukowcy wiedzieli o tajemniczych strukturach zwanych sieciami okołonerwowymi owiniętymi wokół neuronów, ale funkcja tych sieci pozostawała nieznana. Jednak grupa naukowców z University of Virginia pod kierownictwem Haralda Sontheimera (Harald Sontheimer) ustaliła, że te sieci modulują impulsy elektryczne w mózgu. Co więcej, odkryli, że napady mogą wystąpić, gdy sieci się rozpadają. Wyniki pracy zostały opublikowane w czasopiśmie Nature Communications.
Naukowcy początkowo dokonali tego odkrycia u myszy cierpiących na epilepsję spowodowaną śmiertelnym rakiem mózgu zwanym glejakiem, którego pierwszym objawem są często drgawki. Glejak wielopostaciowy to jedyny rak, który może rosnąć w kosmosie. Ponieważ czaszka blokuje rozszerzanie się raka na zewnątrz, guz wytwarza nadmierną ilość pobudzającego chemicznego neuroprzekaźnika (glutaminianu), który zabija pobliskie zdrowe komórki, aby zrobić miejsce dla wzrostu.
Oprócz glutaminianu guz wydziela enzym, który niszczy otaczającą macierz zewnątrzkomórkową, substancję podobną do żelu, która utrzymuje komórki mózgowe na miejscu. Glejaki są wysoce złośliwe i wiadomo, że mogą rozprzestrzeniać się w organizmie. Wydzielany enzym to rodzaj noża, który tnie komórki rakowe, umożliwiając im swobodne poruszanie się.
Ku ich zaskoczeniu naukowcy obserwowali również, jak enzym atakuje sieci okołonuronowe owinięte wokół neuronów hamujących GABA (kwas gamma-aminomasłowy), które pomagają zapobiegać napadom.
Włoski neurobiolog Camillo Golgi po raz pierwszy odkrył sieci okołonerwowe w 1893 roku, ale potem źle zrozumiał ich funkcję. Golgi nazwał sieci „gorsetem” i powiedział, że najprawdopodobniej przeszkadzają one w wymianie wiadomości między neuronami. Badania Sontheimera obalają to. Z drugiej strony naukowiec odkrył, że sieci obsługują przesyłanie wiadomości. Neurony pokryte siatkami okołonerwowymi mają mniejszą pojemność błony i zdolność magazynowania ładunku elektrycznego, co oznacza, że mogą wystrzelić impuls i ładować się do dwóch razy szybciej niż neurony nieusieciowane.
Kiedy nagle tracą swoje sieci okołonerwowe, skutki mogą być katastrofalne: dzięki zastosowaniu tego enzymu do mózgu bez guza naukowcy zauważyli, że sama enzymatyczna degradacja sieci okołonerwowych wystarczyła do wywołania drgawek - nawet jeśli neurony pozostały nienaruszone.
Naukowcy koncentrują się teraz na tym, jak sieci okołonerwowe mogą odgrywać rolę w innych formach nabytej epilepsji - takich jak uraz głowy lub infekcja mózgu - co przybliży ich do opracowania skutecznego leku.
Film promocyjny:
„Rozwiązaliśmy 125-letnią tajemnicę neurologii! Na tym polega podstawowa nauka - zachowywanie otwartego i uważnego umysłu oraz odpowiadanie na stare i nowe pytania”- mówi Sontheimer.
Według Światowej Organizacji Zdrowia ponad 50 milionów ludzi na całym świecie cierpi na epilepsję, z których jedna trzecia nie jest podatna na znane terapie przeciwpadaczkowe.
Dmitry Mazalevsky