Hangya Balázs és a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetben működő Lendület-kutatócsoportja meglepő eredményre jutott a figyelem, a tanulás és az éberség szabályozásának kulcsfontosságú idegsejtjeinek működésével kapcsolatban. Most megjelent tanulmányuk újabb kutatási irányokat nyithat a demenciák, köztük az Alzheimer-kór megértésében és kezelésében.
Ha jobb- és baloldali halántékunk hátsó részére illesztjük két mutatóujjunkat, és elképzeljük, hogy mi lehet nagyjából félúton, már rá is akadtunk a bazális előagyra. Ez a kicsiny agyterület fontos szerepet játszik a tanulásban, a figyelem, az ébrenlét és az alvás szabályozásában, no meg Hangya Balázs munkájában, akinek – szó szerinti és átvitt értelemben is – ez a kutatási területe a Kísérleti Orvostudományi Kutatóintézetben, ahol a Lendület Rendszer-neurobiológia Kutatócsoportot vezeti.
Hangya Balázs – forrás: mta.hu/Gilicze Bálint
Kiterjedt kapcsolatok, eltérő időskálák
A bazális előagyban nagy számban vannak jelen olyan idegsejtek, melyek az acetil-kolin nevű molekulát használják az ingerületátvitelre. E kolinergnek nevezett sejtek ágas-bogas – sejtenként akár a százméteres összhosszúságot is elérő – nyúlványai behálózzák az egész agykérget, és hasonlóan fontos, ingerületátvivő anyaggal jellemezhető rendszert alkotnak, mint például a függőségeknél gyakran említett, “jutalommenedzser” dopaminrendszer.
A párhuzam, ha már elővettük a dopaminerg sejteket, más szempontból is érdekes: míg a Parkinson-kórban a dopaminrendszer sejtjeinek elhalása vezet az ismert tünetekhez, az Alzheimer-kór és más demenciák esetében régen leírt jelenség a kolinerg sejtek fokozott pusztulása. Előbbi esetben e tudás haszonnal jár a Parkinson-kórban szenvedők számára, mivel a dopaminerg sejtek védelme, a dopamin pótlása bizonyos betegeknél enyhíteni tudja a tüneteket.
A kolinerg sejtek működése azonban sokkal kevésbé ismert: a kutatókat régóta foglalkoztatja, hogy miként képesek a feladataikhoz szükséges, hihetetlen mértékben eltérő időskálákon működni. Míg a figyelem összpontosításánál, a visszajelzésekre való reagálásnál néhány milliszekundumos reakcióidőre van szükség, az alvás-ébrenlét állapotainak kezelésénél egy-egy sejtnek órákat kell “átlátnia”. Ezért már igen korán kialakult az az elképzelés, hogy a mikroszkóp alatt azonosnak tűnő kolinerg sejtek viselkedés szempontjából több típusra oszthatók. Hipotézisekben nem volt hiány, leginkább arra gyanakodtak a kutatók, hogy “gyors” és “lassú” típusok lesznek, az pedig még ennél is ködösebb volt, hogy egyféle sejt viselkedik más és más módon, vagy több, fizikailag is eltérő típus van, amelyek egyedi viselkedéseket mutatnak.
A bazális előagy elhelyezkedése egy szemléltető agymodellen (kékkel jelölve)
Pontos célzás – genetikával
A hipotézisek kísérleti vizsgálatához azonban arra volt szükség, hogy kísérleti állatok élő, működő agyszövetében, megmérjék, pontosan mit is csinálnak ezek a sejtek. Erre pedig csak az utóbbi évtizedben nyílt lehetőség az optogenetika forradalmi fejlődésével. Hangya Balázsék számára az új technológia lehetővé tette, hogy genetikai nyomjezőkkel megjelöljék, elkülöníthetővé tegyék az élő agyban működő kolinerg sejteket, és így a közelükbe navigálhassák az apró elektródákat, amelyekkel megmérték az idegsejtek aktivitását.
Az eredmény pedig valószínűleg meglepi majd a korábbi hipotézisek kiötlőit, akik minden bizonnyal hamarosan elolvassák a kutatócsoport friss publikációját a Nature Neuroscience-ben. A magyar kutatók ugyanis valóban két különböző fajtájú kolinerg sejtet azonosítottak, azonban ezek viselkedése egyáltalán nem volt olyan egyszerűen leírható, ahogy sokan korábban feltételezték – szó sincs itt egyszerű “gyors” vagy “lassú” sejtekről.
Az egyik típusról kiderült, hogy viszonylag szabályos időközönként aktiválódik, de nem igazán működik szinkronban más, hasonló társaival. A másik típusra ezzel szemben az a jellemző, hogy szabálytalan időközönként aktiválódik, viszont akkor egész jelsorozatot bocsát ki, ráadásul ezt gyakran szinkronban teszi hasonló társaival. Az is kiderült, hogy ez utóbbi típusú sejtek nemcsak egymással, de az agykérgi aktivitással is gyakran összehangolódnak. A végére azonban mégiscsak az első típusba tartozó sejtek tartogatják a meglepetést: a kutatók felfedezték ugyanis, hogy bár e sejtek aktivitása ritkán hangolódik össze az agykéreggel, ha azonban mégis, akkor ebből előre lehet tudni, hogy most az egér adaptív választ ad egy külső ingerre.
Egy újabb lépés a megértés felé
Az eredmény, ahogy azt minden valamire való tudományos felfedezéstől elvárhatjuk, több kérdést vet fel, mint amennyit megválaszol. A kísérletekből teljes bizonyossággal kiderült, hogy ez valóban két különböző sejttípus: az egyiket, ha a kutatók fejükre álltak, sem tudták rákényszeríteni, hogy úgy működjön, ahogy a másik. Fontos lenne meghatározni, hogy ennek a különbségnek milyen genetikai okai vannak – ez Hangya Balázsék vizsgálódásainak következő tárgya.
Ha pedig a genetikai információk (ez esetben a DNS-ből átíródott mRNS-molekulák) vizsgálatával sikerül azonosítani a két sejttípust szövetmintákban is, fel lehet tenni azt a kérdést is, hogy az idegsejtek pusztulásával járó betegségekben, mint az Alzheimer-kór, vajon melyik típus inkább érintett. Ez a tudás pedig újabb esélyt adhat a betegség kialakulásának megfejtésére, valamint az érintett sejttípus gyógyszeres védelmére.
A most megjelent szakcikk itt érhető el a Nature Neuroscience oldalán.
