Vědci třepáním buněk odhalili přehlíženou roli proteinu vzniklého při traumatickém poranění mozku
Foto: David_SMC/PixabayAby vědci odhalili, co se stane s mozkem po pádu, vypěstovali malé mozkové shluky lidských nervových buněk o velikosti špendlíkové hlavičky, které se chovaly jako skutečný mozek a poté shluky zasáhli ultrazvukovými pulzy, napodobujícími těžká traumatická poranění mozku.
Výsledky ukázaly, že neurony uložené hluboko v mozkové kůře jsou vůči traumatu obzvláště zranitelné, ale lidská genetika může ovlivnit, jak bude porucha postupovat dále. Mozkové shluky odvozené od pacientů s genetickým rizikem neurodegenerativních onemocnění s chybným proteinem TDP-43 reagovaly na poškození silněji ve srovnání se zdravými proteiny. Vědecká zjištění nyní můžou pomoci vysvětlit, proč jsou někteří lidé vystaveni vyššímu riziku vzniku těchto poškození po prodělaném traumatu.
Předchozí výzkum naznačoval, že za poškozením nervů může být protein zvaný tau, ale nový výzkum říká, že existuje ještě jeden nebezpečný hráč. Vědci zjistili, že neurony hlubokých vrstev byly zvláště citlivé na poškození a že protein, který obsahují, TDP-43, podporuje buněčnou smrt.
„Ve skutečnosti neexistuje nic, co by mohlo zabránit poranění nebo traumatu mozku při mechanickém poškození například pří úrazu, které následně způsobí poškození nervových buněk,“ říká odpovídající autor Justin Ichida z Jihokalifornské univerzity. „V akutnějších stádiích mohou mít pacienti potíže se soustředěním a extrémní citlivost na světlo a hluk. Z dlouhodobého hlediska existuje silná korelace mezi traumatickým poraněním mozku a neurodegenerativními nemocemi, které mohou nakonec být fatální.“
Lékaři se často setkávají s omezeným úspěchem v léčbě pacientů s traumatickým poraněním mozku, což je stav často spojený například s kontaktními sporty. Nová studie, publikovaná v časopise Eureka Alert Cell Stem Cell, může nabídnout nová vodítka k lepším řešením. Nalezený protein, TDP-43, podle vědců zřejmě způsobuje poškození nervů hned po zranění. Kromě toho blokování určitého proteinu buněčného povrchu může vadný protein TDP-43 opravit a omezit smrt nervů nejen u myší, ale také v testovaných lidských buňkách.
Jeho tým zjistil, že TDP-43, který upravuje genetický skript, který nese instrukce DNA pro tvorbu proteinů, bloudí v poraněných organoidech a způsobuje smrt nervů. Ve zdravých buňkách TDP-43 obvykle sídlí v jádře, kde jsou umístěny genetické materiály. Ale po zranění protein uniká do okolního cytosolu a nemůže vykonávat svou práci.„Potom jsme testovali každý gen v lidském genomu, abychom zjistili, zda bychom mohli zachránit toto zranění potlačením jakéhokoli jednotlivého genu,“ říká Ichida. Screening se vrátil s KCNJ2, genem, který kóduje protein mechanosenzorického kanálu na buněčných površích. „Pokud bychom gen potlačili, zvrátilo by to všechny problémy spojené s poraněním a udrželo nervové buňky naživu.“
Foto: Jesse Lai, Ichida Lab/AAAS/CC BY-SA
Foto: S laskavým poděkováním Joshimu Berlindovi/CC BY-SABlokování aktivity genu KCNJ2 a jeho proteinu zvýšilo míru přežití neuronů v organoidech (shlucích). Tým viděl podobné účinky u myších modelů po traumatickém poranění mozku, když se zaměřili na KCNJ2, čímž se snížilo nesprávně umístěné TDP-43. Léčba poraněných organoidů od pacientů s rizikem neurodegenerativního onemocnění pomocí blokátorů proteinu KCNJ2 před poraněním nejen snížila smrt nervů, ale také snížila nahromadění TDP-43 v buňkách. Výsledky naznačují, že tlumení aktivity KCNJ2 může chránit mozek před následným traumatem.
S dalším výzkumem může Justin Ichida, PhD, předvídat nové příležitosti pro zlepšení prevence, diagnostiky a léčby. Zjištění mohou pomoci informovat lidi o jejich genetických rizicích a vést bezpečnostní opatření. TDP-43 může také sloužit jako biologický marker pro detekci traumatického poranění mozku.
„Naše studie naznačuje, že jedním z nejúčinnějších způsobů, jak zabránit ničivým účinkům traumatického poranění mozku, může být fixace TDP-43 a zabránění jeho nesprávné lokalizaci brzy po zranění,“ říká Ichida.
