A glia sejtek számos támogató és fenntartó funkciót látnak el, és különösen egy típusuk – az asztrocita glia sejtek – egyedülálló módon képesek hegszövetet képezni a sérült idegsejtek körül. A hegszövet jelenléte gátló hatással van a gerincvelő sérülése által károsodott érett neuronok újranövekedésére. A legújabb bizonyítékok azonban arra utalnak, hogy ezek a gátló hatások visszafordíthatók, és a Temple University Lewis Katz School of Medicine (LKSOM) és a Pennsylvaniai Egyetem tudósai új munkájukban kimutatták, hogy az asztrocitikus gliasejtek valójában jelentős szerepet játszhatnak a neuronok helyreállításának elősegítésében.
“Azt találtuk, hogy a gliáknak van egy glükóz-anyagcserével kapcsolatos metabolikus kapcsolójuk, amely kiváltva megfordítja a növekedést gátló hatásokat, és elősegíti az axonok regenerációját” – magyarázta Shuxin Li, MD, PhD, az LKSOM Shriners Hospital’s Pediatric Research Center anatómia és sejtbiológia professzora, az új tanulmány vezető kutatója.
A Cell Metabolism című folyóiratban szeptember 16-án közzétett kutatás az első, amely kapcsolatot mutat ki a gliasejtek glükózanyagcseréje és a központi idegrendszer károsodott idegsejtjeinek funkcionális regenerációja között.
Dr. Li és munkatársai Yuanquan Song, PhD vezető kutatóval, a Pennsylvaniai Egyetem Perelman School of Medicine patológiai és laboratóriumi orvostudományi tanszékének adjunktusával együttműködve azt vizsgálták, hogy a gliasejtek által indukált hegszövetképződés hogyan befolyásolja az axonok regenerációját, az axonok sérülésének légy- és egérmodelljeit felhasználva. Az első kísérletek során megerősítették, amit korábbi tanulmányok már jeleztek, hogy a gliasejtek aktivitásának az axonregenerációra gyakorolt negatív hatásai valóban visszafordíthatók. A kutatók azonban azt is megállapították, hogy az axonok regenerálódására gyakorolt pozitív és negatív hatások közötti váltás közvetlen kapcsolatban áll a gliasejtek anyagcsere-állapotával.
A legyeken végzett további kísérletek során a kutatók kifejezetten a glikolízisre – a glükóz lebontásáért felelős anyagcsere-útvonalra – összpontosítottak, és felfedezték, hogy a gliasejtekben ennek az útvonalnak a felszabályozása önmagában elegendő az axon regenerációjának elősegítéséhez. Ugyanezt az eredményt figyelték meg egerekben is. A légy- és egérmodelleken végzett további vizsgálatok két glükóz-anyagcseretermék, a laktát és a hidroxiglutarát azonosításához vezettek, amelyek kulcsfontosságú közvetítői a gliák gátló reakcióról stimuláló válaszra való átváltásának.
“A légymodellben axonregenerációt és a funkcionális helyreállítás drámai javulását figyeltük meg, amikor laktátot alkalmaztunk a sérült neuronszövetre” – mondta Dr. Li. “Azt is találtuk, hogy a sérült egereknél a laktátkezelés jelentősen javította a mozgásképességet, helyreállítva némi járásképességet a kezeletlen állatokhoz képest.”
Dr. Li és munkatársai azt a specifikus útvonalat vizsgálták, amelyen keresztül a laktát és a hidroxiglutarát hat az axonregeneráció fokozására. A kísérletek kimutatták, hogy amikor a gliasejtek aktiválódnak, glükóz-metabolitokat szabadítanak fel, amelyek ezt követően a neuronok felszínén lévő GABAB-receptoroknak nevezett molekulákhoz kapcsolódnak, és ezáltal olyan útvonalakat aktiválnak a neuronokban, amelyek serkentik az axonok növekedését.
“Eredményeink arra utalnak, hogy a laktát által kiváltott GABABAB-receptor-aktivációnak kritikus szerepe lehet a gerincvelő-sérülés utáni neuronális helyreállításban” – mondta Dr. Li. “Ráadásul ezt a folyamatot az aerob glikolízisre való metabolikus átállás irányítja, ami kifejezetten a laktát és más glükóz metabolitok termeléséhez vezet.”
A kutatók legközelebb azt tervezik, hogy nagyobb állatokon tesztelik a laktát és a kapcsolódó molekulák regenerációs képességeit, és meghatározzák, mely molekulák a leghatékonyabbak a regeneráció elősegítésében. “Munkánk következő fázisai megalapozhatják a gerincvelő-sérülésben szenvedő humán betegeken végzett jövőbeli transzlációs vizsgálatokat” – tette hozzá Dr. Li.
A munkához hozzájárult még Feng Li és Jingyun Qiu, Raymond G. Perelman Center for Cellular and Molecular Therapeutics, The Children’s Hospital of Philadelphia; Armin Sami, Harun N. Noristani, Kieran Slattery, Thomas Groves és Shuo Wang, Shriners Hospitals Pediatric Research Center (Center for Neurorehabilitation and Neural Repair) és az LKSOM Anatómiai és Sejtbiológiai Tanszék; Kelly Veerasammy, Yuki X. Chen, Jorge Morales és Ye He, The City College of New York; valamint Paula Haynes és Amita Sehgal, HHMI, Chronobiology and Sleep institute, Perelman School of Medicine, University of Pennsylvania.