Előfizetés a lapra

Lehet-e Parkinson-kóros a kutyám?

A hét kutatója, agy, biológia, idegrendszer, interjú, orvosbiológia, Parkinson-kór

2015/03/02

Az Alzheimer-kór után a Parkinson-kór a második leggyakoribb, idegsejtpusztulással járó, neu­ro­de­ge­ne­rá­ciós betegség. Világszerte mintegy 20 millió ember érintett a betegségben, így korántsem mindegy, hogy sikerül-e valamilyen gyógymódot kidolgozni ellene.
A budapesti Eötvös Loránd Tudományegyetemen dolgozó Kis Viktor aktívan kutatja a betegség molekuláris és élettani hátterét, többek között a már meghalt betegek agymintáinak elektronmikroszkóppal történő tanulmányozásával.

– Az ELTE Anatómiai, Sejt- és Fejlődésbiológiai Tanszékének kutatójaként 2011 óta foglalkozik idegrendszeri kutatásokkal. Milyen kérdésekre keresi a válaszokat?

– Tanszékünkön a László Lajos által vezetett Konformációs Neuro­de­ge­ne­ratív Betegség Kutatólaboratóriumban a neurodegeneratív be­teg­sé­ge­k kialakulásának molekuláris háttere érdekel bennünket. Kutatásainkat a Bécsi Orvostudományi Egye­tem Neurológiai Intézetében dolgozó Kovács G. Gáborral együttműködve végezzük. Emellett szoros munkakapcsolat alakult ki az ELTE Proteomikai Csoportjával és a Molekuláris és Rendszer Neurobiológiai Kutatócsoportjával is. Ezekben a munkákban én mint elektronmikroszkópos szakember veszek részt, és igyekszem azokat a módszereket minél magasabb szinten alkalmazni, amelyeket kiváló magyar agykutatók fejlesztettek ki. Meghívott kutatóként dolgoztam Oxfordban, Somogyi Péter laborjában is, aki világszintű szaktekintély az idegrendszer mikroszkópos kutatásában.

– Mit tudunk jelenleg a Parkinson-kór kialakulásáról?

– A Parkinson-kór kialakulásának pontos okai mind a mai napig tisztázatlanok, az azonban szinte teljesen biztos, hogy a betegség kialakulását nem lehet egyetlen okra visszavezetni. Jellegzetes tünetek a remegés, a merevség, a mozgási és testtartási zavarok, a betegség előrehaladtával pedig mentális problémák, például elbutulás, depresszió, alvási és érzelmi zavarok is fellépnek. A motoros tünetek hátterében leginkább az áll, hogy középagyunkban, a substantia nigra nevű területen fokozatosan pusztulni kezdenek az idegsejtek. A diagnózis során az okozza a legkomolyabb problémát, hogy a kórra jellemző kezdeti tünetegyüttes csak akkor kezd el jól láthatóan is megnyilvánulni, amikor a substantia nigra idegsejtjeinek mintegy 50–60 százaléka már elpusztult.

 Talán meglepően hangzik, de annak ellenére, hogy egy központi idegrendszert érintő és itt kibontakozó betegségről van szó, a kórfolyamat nem az agyvelőből, hanem a környéki idegrendszerből, ezen belül is feltehetően a bélrendszerből indul ki. A bélrendszeren keresztül az idegrendszerbe jutó anyagok jelenleg még ismeretlenek, azt viszont tudjuk, hogy a betegség a bolygóideg simaizmokat beidegző rostjain keresztül éri el a központi idegrendszert. Fontos, hogy a betegség nem véletlenszerűen, hanem meghatározott sorrendben, magcsoportról magcsoportra terjed. Tehát a központi idegrendszerünk egyes elemei nagyobb valószínűséggel lesznek érintettek a betegségben, mint mások. Nagy kérdés, hogy pontosan milyen tényezők tesznek védetté bizonyos idegsejteket a kórral szemben, az idegsejtek más típusai pedig miért védtelenek?

– A Parkinson-kórral foglalkozó eddigi tanulmányok legnagyobb része az alfa-szinuklein nevű fehérjével foglalkozott. Mit tudunk a fehérje kóros térszerkezetű formájának a betegségben betöltött szerepéről?

– Egy igen kicsi, mindössze 140 aminosavból álló fehérjéről van szó, amely rendkívül sokféle folyamatban vesz részt, a pontos feladata azonban még nem ismert. A fehérje – meghatározott behatásokra – kóros térszerkezetűvé válhat: ilyenkor hajlamos lesz összecsapzódni, aggregátumokat képezni. Ezeket az aggregátumokat Lewy-testeknek nevezzük, melyek jól láthatók a Parkinson-kóros betegek agyából származó szövetmintákban. A nagy kérdés itt megint az, hogy bár az alfa-szinuklein az idegrendszer számos sejttípusában megtalálható, ezeknek az idegsejttípusoknak mégis csak egy igen kis része lesz érintett a Parkinson-kóros betegekben, a nagyobb részük viszont érintetlen marad.

 

Emberi agyból készített elektronmikroszkópos felvétel egy mitokondriumról. A fekete pöttyök aranyszemcsék, melyekkel az alfa-szinuklein kóros formáját jelöltük. Ezek a mitokondriumok külső membránjához rögzülnek, s így vélhetően megzavarják azok működését.

(LÁSZLÓ LAJOS FELVÉTELE)

A Neurobiology of Disease című folyóiratban idén megjelent cikkünkben több olyan felfedezést tettünk, amelyek sokat segíthetnek a kórfolyamat megértésében. Kimutattuk, hogy az alfa-szinuklein kóros térszerkezetű formája fizikai kapcsolatba lép a beteg idegsejtek mi­to­kond­riu­mainak külső membránjával. Ezek a mitokondriumok általában az alfa-szinuklein aggregátumai körül voltak megtalálhatók, az általunk leírt kapcsolatnak pedig vélhetően szerepe van az idegsejtek későbbi pusztulásában. Munkánk különlegessége, hogy mindezt nem patkányok agyában, hanem Parkinson-kóros elhunyt betegek agyából származó mintákban sikerült bizonyítanunk. A korábbi állatmodelleken már megfigyelhető volt, hogy a betegségben érintett idegsejtek maguk is felveszik az alfa-szinukleint a környezetükből, és most kiderült, hogy ez az emberi agyban is ugyanígy megy végbe. A Parkinson-kór így gyakorlatilag sejtről sejtre képes terjedni az agyban, azon sejtek mentén, amelyek nem védettek a betegséggel szemben.

– Milyen magyarázat adható arra, hogy bár az agyunk sok tekintetben hasonló, a többi emlősfajt mégsem érinti a Parkinson-kór?

– Ennek a kérdésnek a megválaszolása azoknak az energetikai folyamatoknak az ismeretében lehetséges, amelyek az emlősfajok és köztük az ember agyában zajlanak. Az oxfordi Egyetem kutatói 2013-ban publikáltak egy munkát, amelyben a substantia nigra dopamintermelő idegsejtjeinek energetikai tulajdonságait tanulmányozták. Valós anatómiai és élettani adatok alapján virtuális, modell idegsejteket (neuronokat) készítettek, melyeket számítógépes programokkal vizsgáltak. A modellekre azért volt szükség, mert idegélettani mérésekkel igen nehéz megvizsgálni ezeket a sejteket, és megmondani, hogy működésük során pontosan mi is történik bennük. A matematikai modellek segítségével létrehozott idegsejtek nyúlványai meghatározott, egyre növekvő számú elágazással rendelkeztek. A vizsgálatból kiderült: a nyúlványelágazások számának növekedésével egy idő után már nem egyenes arányban, hanem exponenciálisan nő az adott nyúlványhálózat fenntartásához szükséges energiamennyiség.

Parkinson-kóros beteg agyáról készített PET-felvétel (jobb) egy egészséges személy agyával (bal oldal) összehasonlítvaParkinson-kóros beteg agyáról készített PET-felvétel (jobb) egy egészséges személy agyával (bal oldal) összehasonlítva 

Noha a patkány és az ember agyában arányaiban közel ugyanannyi dopamintermelő neuron van, ezek az idegsejtek az emberi agyban sokkal bonyolultabb és nagyobb nyúlványrendszerrel rendelkeznek. Ennek az lesz következménye, hogy az emberi dopamintermelő neuronok nyúlványrendszerének működtetéséhez sokkal több energiára van szükség. Ezeknek az idegsejteknek a nyúlványai – más idegsejtekkel ellentétben – nem rendelkeznek szigetelő gliaborítással (velőshüvellyel) sem, ami még tovább fokozza az energiaigényüket. Röviden: az ember középagyának dopamintermelő sejtjei – a nyúlványaik nagyszámú elágazásai miatt – energetikailag csúcsra vannak járatva. Mindez az idegrendszerünk evolúciójának következménye. Az embert főként az előagy fejlettsége különbözteti meg a többi emlőstől. Az agytörzsünk azonban – amelyben a Parkinson-kór miatt károsodó dopamin neuronok is találhatók – arányaiban nem növekedett olyan mértékben, mint az előagyunk. Azt mondhatjuk tehát, hogy a Parkinson-kór azért csak az embert érinti, mert a beidegzendő terület – az előagyunk – egyszerűen túlnőtte a középagyi dopamintermelő sejtek kapacitását. Ez így egy igen kényes energetikai egyensúly létrejöttére vezetett, ami több tényező együttes hatására sajnos könnyen felborulhat.

 ILLYÉS ANDRÁS

2015/5