Sel: Mencabar buku teks! Mendedahkan mekanisme pembebasan dopamin di otak

Setelah puluhan tahun melakukan penyelidikan mengenai peranan utama dopamin neurotransmitter dalam pengendalian motor dan tingkah laku ganjaran, ia menjadi tumpuan usaha yang tidak terkira untuk memahami aktivitinya, terutama ketika digunakan dalam penyakit seperti penyakit Parkinson dan ketagihan Apabila penyimpangan berlaku dalam.

Walaupun para saintis telah membuat kemajuan yang cukup besar, hanya sedikit yang diketahui mengenai mekanisme sel dopamin yang sihat melepaskan neurotransmitter ini. Jurang ini menghadkan saintis 0010010 # 39; keupayaan untuk mengembangkan rawatan untuk pelbagai penyakit yang berkaitan dengan dopamin.

Sekarang, dalam kajian baru, penyelidik dari Harvard Medical School mengenal pasti mekanisme molekul yang bertanggungjawab untuk rembesan dopamin yang tepat di otak. Hasil penyelidikan yang relevan diterbitkan dalam jurnal Cell pada 8, 2018 Februari, dan makalah yang bertajuk 0010010 quot; Dopamine Secretion Is Mediated by Sparse Active Zone-like Release Sites {{4 }} sebut harga.

Gambarnya dari Cell, doi: 10. 1016 / j.cell. 2018. 01. 008.

Kajian ini mengenal pasti laman web spesifik dalam neuron penghasil dopamin yang melepaskan dopamin dengan cepat, tepat secara spasial - penemuan ini berkaitan dengan bagaimana neurotransmitter ini menghantar isyarat di otak Model semasa konflik.

Penulis makalah yang sesuai, Pascal Kaeser, seorang penolong profesor neurobiologi di Harvard Medical School, mengatakan, 0010010 quot; Sistem dopamin ini memainkan peranan penting dalam banyak penyakit, tetapi beberapa kajian menunjukkan bagaimana pelepasan neuron dopamin yang sihat neurotransmitter ini. Soalan asas kualitatif. 0010010 quot; Pemahaman yang lebih baik mengenai dopamin di makmal mungkin memberi kesan besar terhadap kemampuan merawat penyakit di mana isyarat dopamin tidak sejajar.

Di otak, kira-kira 0. 01% neuron bertanggungjawab menghasilkan dopamin, tetapi mereka mengawal pelbagai proses otak, termasuk kawalan motor, sistem ganjaran, pembelajaran, dan memori.

Kaeser mengatakan bahawa penyelidikan dopamin menumpukan pada disfungsinya dan reseptor protein yang digunakan oleh neuron untuk menerima dopamin. Walaupun neurotransmitter ini memainkan peranan penting, dalam keadaan normal, penyelidikan mengenai bagaimana ia dilepaskan di otak adalah terhad.

Tidak ada lagi kekacauan

Untuk mengenal pasti mekanisme molekul yang bertanggungjawab untuk rembesan dopamin, Kaeser dan rakannya menumpukan perhatian pada neuron penghasil dopamin di otak tengah, yang terlibat dalam rangkaian saraf yang mencetuskan pergerakan dan tingkah laku penghargaan.

Penyelidik ini pertama kali mencari zon aktif, tempat pelepasan neurotransmitter tertentu yang terletak di sinaps (iaitu, di mana satu neuron menghubungi neuron lain). Dengan menggunakan mikroskopi resolusi tinggi untuk menggambarkan bahagian otak yang diproyeksikan oleh neuron dopamin, mereka mendapati bahawa neuron dopamin mengandungi protein yang menandakan adanya kawasan aktif.

Kawasan aktif ini menunjukkan bahawa neuron dapat mengambil bahagian dalam transmisi sinaptik yang cepat, di mana isyarat neurotransmitter dipindahkan secara tepat dari satu neuron ke neuron lain dalam milisaat.

Ini adalah bukti pertama tentang adanya zon aktif cepat dalam neuron dopamin, dan sebelum ini, neuron ini dianggap hanya terlibat dalam apa yang disebut transmisi isipadu (transmisi isipadu), iaitu neurotransmitter di otak Isyarat adalah dihantar secara perlahan dan tidak khusus di kawasan yang agak besar.

Ketumpatan kawasan aktif yang terdapat pada neuron dopamin lebih rendah daripada kepadatan kawasan aktif yang terdapat pada neuron lain, dan eksperimen selanjutnya mendedahkan secara terperinci bagaimana neurotransmitter ini dirembeskan dan dilepaskan dengan cepat Reabsorb.

Kaeser berkata, 0010010 quot; Saya rasa penemuan kami akan mengubah persepsi kita terhadap dopamin. Data kami menunjukkan bahawa dopamin dilepaskan di lokasi tertentu, dengan ketepatan dan kelajuan ruang yang luar biasa, dan sebelum itu orang menganggap Dopamine dilembutkan secara perlahan dan tidak teratur. 0010010 quot;

Dalam satu set eksperimen lain, para penyelidik menggunakan alat genetik untuk menghilangkan beberapa protein kawasan aktif. Menghilangkan protein tertentu yang disebut RIM hampir mencukupi untuk sepenuhnya mencegah rembesan dopamin pada tikus. RIM dikaitkan dengan pelbagai penyakit termasuk gangguan neuropsikiatrik dan gangguan perkembangan. Walau bagaimanapun, mengecualikan protein domain aktif yang lain tidak banyak mempengaruhi pembebasan dopamin, menunjukkan bahawa rembesan dopamin bergantung pada mekanisme molekul yang unik.

Changliang Liu, pengarang pertama makalah dan penyelidik pasca doktoral di makmal Kaeser 0010010 # 39, berkata, 0010010 quot; Penyelidikan kami menunjukkan bahawa isyarat dopamin lebih teratur daripada sebelumnya berfikir. 0010010 quot;

Liu berkata, 0010010 quot; Kami mengesahkan bahawa wilayah aktif dan RIM yang berkaitan dengan penyakit seperti skizofrenia dan gangguan spektrum autisme dalam penyelidikan genetik manusia adalah kunci kepada transduksi isyarat dopamin. Mekanisme yang baru dikenal pasti mungkin berkaitan dengan penyakit ini. Ini boleh menyebabkan pengembangan strategi rawatan baru di masa depan. 0010010 quot;

Para penyelidik ini mengkaji kawasan aktif ini dengan lebih terperinci untuk mendapatkan pemahaman yang lebih mendalam mengenai peranan mereka dalam transduksi isyarat dopamin dan bagaimana memanipulasinya.

Kaeser berkata, 0010010 quot; Kami telah melaburkan banyak tenaga untuk memahami keseluruhan mekanisme isyarat dopamin. Buat masa ini, kebanyakan rawatan memberikan otak dengan dopamin berlebihan, yang mengaktifkan proses yang tidak seharusnya diaktifkan, sehingga akan membawa banyak kesan sampingan. 0010010 quot;

Dia berkata, 0010010 quot; Harapan jangka panjang kami adalah untuk mengenal pasti protein yang hanya memediasi rembesan dopamin. Bayangkan bahawa dengan memanipulasi pembebasan dopamin, kita mungkin dapat membina semula isyarat normal di otak dengan lebih baik. 0010010 nbsp;

sumber: changliang Liu, Lauren Kershberg, Jiexin Wang et al. 0010010 nbsp;Rembesan Dopamine Dipediaskan oleh Laman Pelepasan seperti Zon Aktif yang Jarang. Sel, 8 Februari 2018, 172 (4): 706 - 718, doi: 10. {{6 }} 16 / j.cell. 2018. 01. 008.