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(odnośnik otworzy się w nowym oknie). 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) z pęcherzyków nazywane egzocytozą(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „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(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (Szwecja). Błony komórkowe i pęcherzykowe(odnośnik otworzy się w nowym oknie) składają się z warstw lipidowych(odnośnik otworzy się w nowym oknie). 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”(odnośnik otworzy się w nowym oknie) projektu NAMISTMem opracowano opartą na nanotechnologii, pionierską metodę wprowadzania różnych fosfolipidów(odnośnik otworzy się w nowym oknie) 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.
