Για να λειτουργήσει κανονικά ο εγκέφαλος, χρειάζεται μια πρωτεΐνη που ονομάζεται BDNF. Τα χαμηλά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης έχουν συνδεθεί με την κατάθλιψη, τη σχιζοφρένεια και τη νόσο του Αλτσχάιμερ. Μια πρόσφατη ανακάλυψη Εσθονών επιστημόνων θα μπορούσε να βοηθήσει στην ανάπτυξη μελλοντικών φαρμάκων που θα ωθούν τον εγκέφαλο να παράγει την εν λόγω πρωτεΐνη.

Η πρωτεΐνη BDNF παίζει ζωτικό ρόλο στη λειτουργία του εγκεφάλου. Λειτουργεί σαν “λίπασμα” που βοηθά τα εγκεφαλικά κύτταρα να αναπτυχθούν δημιουργώντας νέες συνδέσεις μεταξύ νευρώνων και διατηρώντας ταυτόχρονα τις υπάρχουσες. Αυτή η διαδικασία υποστηρίζει την προσαρμοστικότητα του εγκεφάλου, η οποία με τη σειρά της επηρεάζει τη μάθηση, τη μνήμη και ακόμη και τη συμπεριφορά.

Οι διαταραχές στην ισορροπία αυτής της πρωτεΐνης έχουν συνδεθεί με μια σειρά νευρολογικών και ψυχιατρικών διαταραχών, συμπεριλαμβανομένης της κατάθλιψης, των διαταραχών άγχους και των νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως το Αλτσχάιμερ και τη νόσο του Χάντινγκτον.

Ερευνητές στο Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο του Ταλίν (TalTech) ανακάλυψαν ένα νέο στρώμα γονιδιακής ρύθμισης που βοηθά τον εγκέφαλο να ελέγχει πώς και πότε παράγεται το BDNF. Η επικεφαλής συγγραφέας Έλι Ιλίκα Έσβαλντ εξήγησε ότι ενώ η BDNF είναι από καιρό γνωστό ότι είναι απαραίτητη για την υγεία του εγκεφάλου – και ότι τα χαμηλά επίπεδα σχετίζονται με την κατάθλιψη, τη σχιζοφρένεια και το Αλτσχάιμερ – παρέμεινε ασαφές τι ακριβώς ελέγχει την παραγωγή BDNF. «Έχουμε κάνει αρκετά βήματα προς τα εμπρός», είπε η ερευνήτρια.

Στη μελέτη τους σε αρουραίους, οι ερευνητές επικεντρώθηκαν στους μοριακούς μηχανισμούς που ρυθμίζουν την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση του γονιδίου BDNF. Συγκεκριμένα, ανέλυσαν δύο βασικά σήματα που επηρεάζουν την παραγωγή της πρωτεΐνης: τη νευρωνική δραστηριότητα — απαραίτητη για λειτουργίες όπως η μάθηση — και τα σήματα ανάδρασης που προέρχονται από την ίδια την BDNF.

Η ερευνητική ομάδα εντόπισε βασικές πρωτεΐνες που συνδέονται με περιοχές του γονιδίου οι οποίες ρυθμίζουν την έκφραση της BDNF και κατευθύνουν τη δραστηριότητά της. Επιβεβαίωσαν επίσης την αλληλεπίδραση αυτών των πρωτεϊνών με το γονίδιο BDNF στον εγκεφαλικό ιστό των πειραματόζωων. Συνολικά, οι επιστήμονες του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου εντόπισαν τρεις βασικές πρωτεΐνες: ATF2, MYT1L και EGR1. Ενώ οι ρόλοι αυτών των πρωτεϊνών στο νευρικό σύστημα έχουν μελετηθεί στο παρελθόν, τα ευρήματα της ομάδας προσφέρουν μια πολύ πιο λεπτομερή άποψη για το πώς ρυθμίζεται η παραγωγή της BDNF στον εγκέφαλο.

Μεταφορικά μιλώντας, οι πρωτεΐνες συμπεριφέρονται σαν μέλη μιας ορχήστρας. Όταν οι νευρώνες αρχίζουν να φθίνουν ή λαμβάνουν κάποιο χημικό σήμα, οι «μαέστροι» παρεμβαίνουν για να ενισχύσουν ή να καταστείλουν την έκφραση του γονιδίου BDNF, ανάλογα με τις ανάγκες. Η μελέτη έδειξε ότι οι πρωτεΐνες δεν δρουν μεμονωμένα — σχηματίζουν ένα δυναμικό και λεπτομερώς ρυθμισμένο σύστημα, δεσμευόμενες στις ίδιες ρυθμιστικές περιοχές του γονιδίου BDNF. Άλλοτε ανταγωνίζονται μεταξύ τους, ενώ σε άλλες περιπτώσεις ενισχύουν η μία τη δράση της άλλης — ακριβώς όπως σε μια καλοκουρδισμένη ορχήστρα.

Ανάλογα με το ποια πρωτεΐνη ή συνδυασμός πρωτεϊνών συνδέεται με το γονίδιο σε οποιαδήποτε δεδομένη στιγμή, η παραγωγή της BDNF μπορεί να αυξηθεί, να μειωθεί ή να παραμείνει σταθερή. Αυτή η πολύπλοκη αλληλεπίδραση ανταγωνισμού και συνεργασίας επιτρέπει στον εγκέφαλο να προσαρμόσει με ακρίβεια τα επίπεδα της BDNF ανταποκρινόμενα στις τρέχουσες ανάγκες.

Για πρώτη φορά, η μελέτη έδειξε επίσης ότι ορισμένες από τις πρωτεΐνες που ρυθμίζουν το γονίδιο BDNF ανταποκρίνονται με πολύ συγκεκριμένους τρόπους σε διαφορετικά σήματα. Για παράδειγμα, η οικογένεια πρωτεϊνών USF ενεργοποιείται κυρίως εξαιτίας της αυξημένης νευρωνικής δραστηριότητας, ενώ οι πρωτεΐνες AP1 ανταποκρίνονται κυρίως στην ανάδραση από το ίδιο το BDNF. Αυτή η ιδιαιτερότητα επιτρέπει στον εγκέφαλο να διακρίνει με μεγαλύτερη ακρίβεια μεταξύ διαφορετικών καταστάσεων και να ανταποκρίνεται ανάλογα.

Μια βαθύτερη κατανόηση του τρόπου ρύθμισης των επιπέδων του BDNF θα μπορούσε να οδηγήσει σε ακριβέστερες θεραπείες για την κατάθλιψη και τις νευροαναπτυξιακές διαταραχές. Αντί να χορηγείται η πρωτεΐνη τεχνητά ή να επηρεάζονται οι νευρώνες με ευρύ τρόπο, μπορεί να καταστεί δυνατή στο μέλλον η ανάπτυξη φαρμάκων που στοχεύουν επιλεκτικά στις ρυθμιστικές πρωτεΐνες ή τους μηχανισμούς που εντοπίστηκαν σε αυτή τη μελέτη.

«Δεν θέλουμε απλώς να προσθέσουμε την BDNF, θέλουμε να καταλάβουμε πώς ο εγκέφαλος θα μπορούσε να παρακινηθεί να την παράγει φυσικά και την κατάλληλη στιγμή», εξήγησε ο επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Τόνις Τίμουσκ.

Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The Journal of Neuroscience.

Πηγή: ΕRR