Inhiboiva hermosolujen toimintahäiriö esiintyy yliherkkyyden moduloituna mekanismina

Inhiboiva hermosolujen toimintahäiriö esiintyy yliherkkyyden moduloituna mekanismina

Pieni ryhmä aivosoluja, jotka on kytketty piiriin, on vastuussa kokoaivokohtausten laukaisemisesta harvinaisessa epilepsian muodossa, johon verensokeritasot vaikuttavat, UT Southwesternin tutkijoiden johtama tutkimus ehdottaa. Kirjoittajat sanoivat, että Science Translational Medicine -lehdessä julkaistu löydös voi johtaa uusiin hoitomuotoihin muihin aivojen aineenvaihduntahäiriöihin.

"Muille sairauksille on laaja vaikutus, koska tämä piiri liittyy dementiaan, skitsofreniaan, uneen ja kognitioon", sanoi tutkimuksen johtaja Juan Pascual, MD, Ph.D., neurologian, pediatrian, fysiologian ja Eugene McDermott Center for Human Growth and Development Centerin professori. "Laboratoriomme on nyt siirtymässä näiden vaikutusten tutkimiseen."

Tohtori Pascual, joka johtaa Harvinaisten aivosairauksien ohjelmaa, sanoi, että hän ja hänen kollegansa Pascualin laboratoriossa UTSW:n Peter O'Donnell Jr. Brain Institutessa ovat olleet pitkään kiinnostuneita GLUT1-puutosoireyhtymänä tunnetusta sairaudesta sen epätavallisten ominaisuuksien vuoksi. Tämä tauti, joka on diagnosoitu vain muutamalla sadalla ihmisellä maailmanlaajuisesti, johtuu synnynnäisestä glukoosinkuljettaja-tyypin 1 proteiinin puutteesta, joka tuo verensokeria soluihin käytettäväksi polttoaineena.

Ensimmäisestä elinkuukaudesta lähtien ihmiset, joilla on GLUT1-puutosoireyhtymä, voivat kärsiä useita satoja "poissaolokohtauksia" päivittäin, joista osa on ominaista muutaman sekunnin tarkkaamattomuuteen. Potilaat, joilla on sairaus eri puolilta Pohjois-Amerikasta ja muualta maailmasta, hakeutuvat sairaanhoitoon UT Southwesternistä.

Verensokeritasot voivat vaikuttaa merkittävästi potilaiden kohtausten määrään, ja terapeuttiset ruokavaliot, jotka lisäävät glukoosipitoisuuksia tai pitävät ne vakiona, voivat merkittävästi vähentää määrää. Miksi glukoositasot vaikuttavat näihin kohtauksiin, oli epäselvää.

Vastatakseen tähän kysymykseen tohtori Pascual ja hänen kollegansa tutkivat näiden kohtausten anatomista alkuperää ihmispotilailla. Elektroenkefalografian (EEG), funktionaalisen magneettikuvauksen (fMRI) ja positroniemissiotomografian (PET) yhdistelmä osoitti, että kohtaukset olivat peräisin suhteellisen pieneltä aivoalueelta talamuksessa ja somatosensorisessa aivokuoressa.

Neurotieteen e-kirja

Kokoelma viime vuoden huippuhaastatteluista, artikkeleista ja uutisista. Lataa ilmainen kopio

Kun verensokeritasot laskivat, epänormaali sähköinen aktiivisuus näiden alueiden muodostamassa piirissä levisi koko aivoihin. Kummallista kyllä, potilaat pysyivät tajuissaan ja pystyivät suorittamaan kognitiivisia testejä kohtausten ilmaantuessa, vaikka EEG:t osoittivat kohtausaktiivisuutta koko aivoissa.

Käyttämällä GLUT1-puutosoireyhtymän hiirimallia tutkijat osoittivat, että glukoosin metaboliset sivutuotteet - mukaan lukien välittäjäaineet ja muut normaalille aivotoiminnalle välttämättömät kemikaalit - pysyivät suurelta osin normaaleina eläinten aivoissa. Kuitenkin sähköinen aktiivisuus muuttui säätelemättömäksi aivosoluissa, jotka ovat vastuussa hermosolujen toiminnan estämisestä tai hidastamisesta, jolloin ne laukaisivat paljon harvemmin kuin tavallisesti, mikä mahdollisti muiden kytkettyjen kiihottavien solujen hallitsemattoman laukaisun. Kun tutkijat antoivat näille eläimille kouristuslääkettä nimeltä perampaneeli, niiden kohtaukset vähenivät merkittävästi.

Tohtori Pascual ehdotti, että nämä havainnot voivat ehdottaa uutta hoitoa tälle epätavallisen tyyppiselle epilepsialle, sekä vastustaa pitkäaikaista ajatusta, että talamuksen ja aivokuoren solujen normaali toiminta on välttämätöntä tajunnan kannalta.

Nämä tulokset kumoavat vuosikymmeniä jatkuneet spekulaatiot aivojen roolista tietoisuudessa. Tämä ei kuitenkaan ollut täysin odottamatonta, koska tietoisuus on enemmän ihmisten kuin aivojen omaisuutta."

Juan Pascual, professori, neurologia, pediatria, fysiologia, UT Southwestern Medical Center

Muita tutkimukseen osallistuneita UTSW-tutkijoita ovat Karthik Rajasekaran, Qian Ma, Levi B. Good, Gauri Kathote, Vikram Jakkamsetti, Peiying Liu, Adrian Avila, Sharon Primeaux, Isaac Marin-Valencia, Deepa Sirsi ja Hanzhang Lu.

Tohtori Pascualilla on Ed ja Sue Rosen arvostettu professuuri neurologiassa ja Once Upon a Time -säätiön professuuri lasten neurologisissa häiriöissä.

Lähde:

UT Southwestern Medical Center

Viite:

Rajasekaran, K., et ai. (2022) Synaptisen epäonnistumisen metabolinen modulaatio ja talamokortikaalinen hypersynkronointi säilyneen tajunnan kanssa Glut1-puutteessa. Tiede Translational Medicine. doi.org/10.1126/scitranslmed.abn2956.

.