Sinapset janë hapësira të vogla midis neuroneve përmes të cilave transmetohen sinjalet. Ky transmetim i sinjaleve është ajo që lejon neuronët të komunikojnë dhe në fund të prodhojnë procese të brendshme komplekse, si mendimet dhe ndjenjat, si dhe veprimet dhe sjelljet.
Humbja ose përkeqësimi i sinapseve shoqërohet zakonisht me një rënie të funksionit të trurit dhe dëmtime kognitive, si ato që vërehen tek pacientët e diagnostikuar me sëmundjen e Alzheimerit, sëmundjen e Parkinsonit dhe çrregullime të tjera neurodegjenerative. Të kuptuarit më të mirë të proceseve nervore që sigurojnë stabilitetin dhe funksionin e sinapseve mund të informojë zhvillimin e ndërhyrjeve terapeutike më efektive për këto çrregullime.
Studiuesit në Shkollën e Mjekësisë të Universitetit të Virxhinias kanë kryer së fundmi një studim duke hetuar rolin e kombinuar të astrociteve, një klasë e qelizave gliale me shumë funksione të njohura neuroprotective, dhe rrjeteve perineurale (PNNs), struktura që formojnë një mbështjellje rreth disa neuroneve, në rregullimin e aktivitetit sinaptik me kalimin e kohës. Gjetjet e tyre, të publikuara në Nature Neuroscience, tregojnë se astrocitet dhe PNN-të bashkëpunojnë për të ruajtur homeostazën sinaptike në trurin e miut.
“Laboratori im ka studiuar qelizat mbështetëse të trurit të quajtura astrocite për 30 vitet e fundit,” tha Harald Sontheimer, autor kryesor i studimit dhe Profesor i Shquar Harrison në Universitetin e Virxhinias, për MedicalXpress. “Astrocitet shërbejnë shumë funksione në tru, por një nga më të rëndësishmet është largimi i neurotransmetuesit glutamate.”
Glutamati është neurotransmetuesi kryesor që qelizat nervore në tru përdorin për të komunikuar me njëra-tjetrën. Studimet e mëparshme në neuroshkencë treguan se astrocitet rrethojnë sinapset, duke siguruar që glutamati të mbetet në secilën sinapsë, pa derdhur në sinapset e afërta.
“Më shumë se 125 vjet më parë, Camillo Golgi zbuloi një strukturë rrjetë të molekulave jashtëqelizore që mbulon sipërfaqen e disa neuroneve,” tha Sontheimer. “Ai i quajti këto struktura rrjete perineurale (PNNs), megjithatë ai dhe shumë shkencëtarë që prej atëherë nuk kanë mundur të kuptojnë se çfarë bëjnë këto struktura. Në vitet 1970, u zbulua se ato janë të rëndësishme në zhvillimin e trurit kur sigurojnë që disa sinapse midis qelizave të sistemit shqisor të qëndrojnë në vend pasi të formohen.”
Studimet e mëparshme kanë përfunduar se PNN-të luajnë një rol kyç në stabilizimin e sinapseve me kalimin e kohës, megjithatë ato nuk arritën të shqyrtojnë lidhjen e tyre të mundshme me aktivitetin e astrociteve. Duke pasur parasysh interesin e tyre për astrocitet dhe rolin e tyre në rregullimin e sinapseve, Sontheimer dhe kolegët e tij vendosën të hetojnë nëse astrocitet janë të lidhura me PNN-të dhe veçanërisht nëse ato stabilizohen gjithashtu nga këto struktura.
“PNN-të rrotullohen vazhdimisht në trurin e shëndetshëm,” tha Sontheimer. “Me fjalë të tjera, neuronët i sintetizojnë ato dhe enzimët e prodhuar nga neuronët dhe qelizat mbështetëse i degradojnë ato. PNN-të gjithashtu degradohen nga një enzimë bakteriale e quajtur Chondroitinase ABC. Në eksperimentet tona të para, morëm këtë enzimë dhe e injektuam në trurin e miut, dhe brenda 40 minutave PNN-të u zhdukën.”
Duke degraduar PNN-të duke përdorur enzimin Chondroitinase ABC, studiuesit ishin në gjendje të vëzhgonin se si dëmtimi i këtyre strukturave ndikonte në sinapset dhe astrocitet. Interesante, ata zbuluan se sinapset mbeteshin në vend, ndërsa astrocitet zgjatnin proceset e tyre, duke mbuluar të gjithë membranën e ekspozuar pas heqjes së PNN-ve.
“Këto eksperimente gjithashtu na lejuan të studiojmë se çfarë ndodh funksionalisht me ato sinapse pasi PNN-të u hoqën,” shpjegoi Sontheimer. “Për habinë tonë të madhe, zbuluam se glutamati tani derdhej prej tyre dhe aktivizonte receptorët larg, duke kompromentuar kështu sinjalizimin midis qelizave nervore fqinje.”
Sontheimer dhe kolegët e tij vëzhguan se pasi PNN-të ishin degraduar, minjtë e rritur filluan të përjetonin kriza epileptike. Kjo sugjeron se strukturat e ngjashme me rrjetë veprojnë si kontejnerë që parandalojnë shpërndarjen e glutamatit nga sinapset, duke siguruar që astrocitet të largojnë neurotransmetuesin para se të mund të aktivizojë qelizat nervore fqinje.
“Gjetjet tona sugjerojnë se funksioni i sinapseve mund të ndikohet nga enzimët që lirohen në lidhje me inflamacionin e indeve dhe sëmundjen,” tha Sontheimer. “Ne tregojmë se në një model miu të sëmundjes së Alzheimerit, dhe në epilepsi, enzimët e liruara prishin PNN-të dhe ndryshojnë sinjalizimin neuronal, madje duke shkaktuar kriza.”
Rezultatet e mbledhura nga ky ekip studiuesish ofrojnë njohuri të reja të vlefshme për kontributet unike të PNN-ve dhe astrociteve në homeostazën sinaptike. Përveç se frymëzojnë studime të mëtejshme të përqendruara në proceset nervore që zbuluan, ato mund të hapin rrugën për zhvillimin e ndërhyrjeve të reja terapeutike, si inhibitorët e enzimave që parandalojnë prishjen e PNN-ve tek pacientët e diagnostikuar me Alzheimer ose epilepsi.
“Tani po përpiqemi të kuptojmë se si ndodh humbja e PNN-ve në nivel qelizor, si dhe se si dhe kur është më mirë ta parandalojmë atë,” shtoi Sontheimer.
More information: Bhanu P. Tewari et al, Astrocytes require perineuronal nets to maintain synaptic homeostasis in mice, Nature Neuroscience (2024). DOI: 10.1038/s41593-024-01714-3
