DNT-k és Alzheimer-kór

A Science folyóiratban október 2-án jelent meg a Johns Hopkins University School of Medicine kutatóinak tanulmánya, amelyben egy olyan új típusú nanotubulust azonosítottak, amely úgy tűnik, egyfajta hídként működik, különböző anyagokat szállítva a dendritek között. A most leírt “dendritikus nanotubulusok” vagy DNT-k jelentőségét az adja, hogy a szerzők szerint kapcsolatban állnak az amiloid-béta (Aβ) peptid felhalmozódásával, amely az Alzheimer-kór egyik fő patológiás jellemzője.

Az agyban lévő neuronok szinapszisokon keresztül kommunikálnak egymással – ezek olyan kapcsolódási pontok, amelyek lehetővé teszik az elektromos és kémiai jelek áthaladását. Korábban nem-neuronális sejtekben olyan közvetlen sejt-sejt kapcsolatokat írtak le, amelyek nanotubulus struktúrák segítségével jönnek létre. Különösen a tunneling nanotulubusok (TNT) mutattak aktív anyagcserét egyes sejttípusokban. Ezeket a TNT-ket korábban dokumentálták már disszociált neuronokban az agyban is, de jelenlétük és funkciójuk érett agyi neuronokban nem volt egyértelmű.

A DNT-ket először egér- és emberi agyszövetben azonosították szuperfelbontású mikroszkóppal (dSRRF) és elektronmikroszkóppal. Az aktinban gazdag DNT-k esetében először egereknél majd embereknél is megfigyelték, hogy  az agykéreg dendritjeit kötik össze. A DNT-k és más dendritikus struktúrák megkülönböztetésére a csapat speciális képalkotó eljárást és gépi tanuláson alapuló elemzést használt.

“A gépi tanuláson alapuló osztályozás megerősítette, hogy a DNT-k alakja eltér a szinaptikus struktúrákétól. Sejtkultúrában nevelt neuronokban megfigyeltük, hogy ezek a nanotubulusok dinamikusan képződnek, és megerősítettük, hogy sajátos belső szerkezetük van, ami megkülönbözteti őket más neuronális nyúlványoktól” – írják a tanulmány szerzői.

Ezek a nanotubulusok másképp viselkedtek, mint a jobban ismert TNT-k. A DNT-k nem mutatták a TNT-kre jellemző csatornaképző (tunneling) viselkedést az egyes anyagok szállításához, mivel végeik le voltak zárva (ezért is kaptak megkülönböztető nevet), de ezek is képesek voltak anyagok, például kalciumionok és egyéb kismolekulák szállítására.

A kutatók először azt szerették volna kideríteni, hogy ezek a nanotubulusok képesek-e az amiloid-béta szállítására, hogy felmérjék, képesek-e hozzájárulni az Alzheimer-kór kialakulásához vagy progressziójához. Ennek érdekében amiloid-béta fehérjét juttattak egy neuronba egy egéragy szeletben. Azt találták, hogy a DNT-k útján az amiloid-béta peptidek elterjedtek a környező neuronokban. Annak megerősítésére, ellenőrzésére, hogy a DNT-k felelősek a terjedésért, gátolták a nanotubusok képződését, ami csökkentette az amiloid-béta terjedésének mértékét.

A kutatócsoport számítógépes modelleket készített az amiloid-béta transzfer hatásának felmérésére. Azt találták, hogy a DNT-sűrűség még az amiloid plakkok képződése előtt megnő az Alzheimer-modell egerekben, ami azt sugallja, hogy ennek elsősorban a betegség korai fázisában van jelentősége.

“Azt találtuk, hogy a nanotubulus hálózat jelentősen megváltozott a betegség korai szakaszában, még az amiloid plakkok kialakulása előtt, ami pedig az Alzheimer-kór egyik jellegzetessége. Számítógépes modellünk alátámasztotta ezeket a megállapításokat, előre jelezve, hogy a nanotubulus hálózat túlzott aktiválódása felgyorsíthatja az amiloid-béta toxikus felhalmozódását bizonyos neuronokban, kapcsolatot teremtve a nanotubulus változások és az Alzheimer-kór patológiájának progressziója között.”

Egyelőre sok az ismeretlen, feltáratlan tényező ezekkel az újonnan felfedezett struktúrákkal kapcsolatban. A jövőbeli munkák segíthetnek meghatározni, hogy a DNT-k milyen egyéb szerepet játszhatnak az agyműködésben és a betegségek kialakulásában és/vagy progressziójában. A mostani kutatás értékes betekintést nyújt az Alzheimer-kór sejtszintű terjedéséről, és ezek az ismeretek pontosabb feltérképezést követően megnyithatják az utat korai kezelési módszerek kifejlesztése előtt.

Írásunk az alábbi közlemények alapján készült:

Scientists identify a new dendritic nanotubular network in the brain that may contribute to Alzheimer's disease

Intercellular communication in the brain through a dendritic nanotubular network

Irodalmi hivatkozás:

Minhyeok Chang et al, Intercellular communication in the brain through a dendritic nanotubular network, Science (2025). DOI: 10.1126/science.adr7403