Poznać mechanizmy pamięci krótkotrwałej
Demencja stanowi główną przyczynę utraty niezależności i sprawności osób starszych w Europie. Obecnie cierpi na nią 10 milionów ludzi. Przewiduje się, że liczba osób dotkniętych tą chorobą ulegnie podwojeniu do 2030 roku. Najpowszechniejszą formą demencji jest choroba Alzheimera. Zespół finansowanego przez UE projektu NAMISTMem postanowił szczegółowo zbadać powstawanie pamięci krótkotrwałej i opracować metody analityczne pomagające naukowcom lepiej zrozumieć związane z nim procesy chemiczne. Osiągnięcia naukowców mogą przyczynić się do powstania nowych metod leczenia chorób związanych z pamięcią i procesami poznawczymi. Neurony to komórki znajdujące się w mózgu, których głównym zadaniem jest przekazywanie informacji. Mogą to robić na dwa sposoby: za pomocą sygnału elektrycznego, przez przestrzenie między komórkami, lub chemicznego, poprzez wydzielanie neuroprzekaźników z pęcherzyków nazywane egzocytozą. „Naszym celem było ustalenie powiązania pomiędzy zmianami w lipidach wewnątrz komórek a chorobami związanymi z pamięcią i procesami poznawczymi”, wyjaśnia Andrew Ewing, koordynator projektu NAMISTMem i profesor z Wydziału Chemii i Biologii Molekularnej Uniwersytetu w Göteborgu (Szwecja). Błony komórkowe i pęcherzykowe składają się z warstw lipidowych. Wymiana lipidów pomiędzy nimi w odpowiedzi na bodziec może wywołać zmiany w procesie uwalniania neuroprzekaźników. „To z kolei może inicjować powstawanie pamięci krótkotrwałej”, mówi Ewing.
Zrozumieć procesy pamięciowe
Badanie wpływu zmian lipidów na dynamikę błony komórkowej w procesie uwalniania neuroprzekaźników jest jednym z najważniejszych zadań neuronauki. Wymaga to jednak metod analitycznych, które bezpośrednio w czasie rzeczywistym mierzą siłę tego procesu na poziomie pojedynczej komórki. „W poprzednich badaniach przyłączano lipidy do zewnętrznych kultur komórkowych w celu oceny wpływu lipidów na egzocytozę”, mówi Ewing. „Nie dysponowaliśmy technikami pozwalającymi na ograniczanie pomiarów do wnętrza komórki”. W ramach realizowanego przy wsparciu programu „Maria Skłodowska-Curie” projektu NAMISTMem opracowano opartą na nanotechnologii, pionierską metodę wprowadzania różnych fosfolipidów do wnętrza komórki. Rozwiązanie to pomogło zespołowi w monitorowaniu wpływu formowania błony na inicjację pamięci krótkotrwałej. Przez cały czas trwania projektu Mohaddeseh Amiri Aref, stypendystka programu „Maria Skłodowska-Curie”, ściśle współpracowała z Ewingiem w jego najnowocześniejszych laboratoriach, prowadząc analizę w czasie rzeczywistym na poziomie pojedynczej komórki. Zespołowi projektu udało się opracować i wdrożyć nowe techniki monitorowania wpływu wewnątrzkomórkowych lipidów na proces uwalniania neuroprzekaźników.
Walka z zaburzeniami neurodegeneracyjnymi
Naukowcy dowiedli, że analiza in vivo zmian w wewnątrzkomórkowych lipidach realizowana w czasie rzeczywistym jest możliwa dzięki zastosowaniu przełomowych technik. Ich prace dostarczyły także nowych dowodów na rolę, jaką lipidy odgrywają w modulowaniu procesów uwalniania neuroprzekaźników. Ustalenia te stanowić będą cenne źródło wiedzy dla naukowców związanych z dziedziną chemii nano-bioanalitycznej. Analiza in vivo będzie prawdopodobnie stanowić kluczowe narzędzie w badaniach nad rozwiązaniami dla zaburzeń neurodegeneracyjnych i utraty pamięci krótkotrwałej. „Mechanizm cząsteczkowy, który inicjuje powstawanie pamięci krótkotrwałej, jest powiązany także z głównymi objawami chorób neurorozwojowych i neurodegeneracyjnych takich jak choroba Alzheimera i spektrum zaburzeń autystycznych”, zauważa Ewing. „Nasze ustalenia mogą pomóc w zrozumieniu związku pomiędzy procesami egzocytozy a pamięcią krótkotrwałą”. W przyszłości zespół projektu planuje rozwój analizy in vivo w celu zbadania wpływu innych czynników związanych z pamięcią krótkotrwałą na proces uwalniania neuroprzekaźników.
Słowa kluczowe
NAMISTMem, pamięć krótkotrwała, Alzheimer, neurony, mózg, lipidy, biologia, pamięć, demencja
