Možete li da prepoznate nekoga koga niste videli godinama, a da zaboravite šta ste juče doručkovali? Naši mozgovi stalno preuređuju svoja kola kako bi zapamtili poznata lica ili naučili nove veštine, ali molekularna osnova ovog procesa nije dobro shvaćena. Danas naučnici izveštavaju da sulfatne grupe na složenim molekulima šećera zvanim glikozaminoglikani (GAG) utiču na „plastičnost“ u mozgu miševa. Utvrđivanje načina na koji GAG funkcionišu može nam pomoći da razumemo kako pamćenje i učenje funkcionišu kod ljudi, i obezbedi načine za popravku neuronske povezanosti nakon povreda.
Istraživači će danas predstaviti svoje rezultate na jesenjem sastanku Američkog hemijskog društva (ACS).
Šećeri koji zaslađuju voće, bombone ili kolače su zapravo samo nekoliko jednostavnih varijanti mnogih vrsta šećera koje postoje. Kada su nanizani zajedno, mogu da naprave širok spektar složenih šećera. GAG se formiraju tako što se zatim vezuju druge hemijske strukture, uključujući sulfatne grupe.
„Ako proučavamo hemiju GAG-ova u mozgu, možemo naučiti o plastičnosti mozga i nadamo se da ćemo u budućnosti koristiti ove informacije da obnovimo ili poboljšamo neuronske veze uključene u pamćenje“, kaže Linda Hsieh-Vilson, dr. glavni istraživač projekta koji predstavlja istraživanje na sastanku.
„Ovi šećeri regulišu brojne proteine, a njihove strukture se menjaju tokom razvoja i bolesti“, objašnjava ona. Hsieh-Vilson je na Kalifornijskom institutu za tehnologiju.
U mozgu, najčešći oblik GAG-a je hondroitin sulfat, koji se nalazi u ekstracelularnom matriksu koji okružuje mnoge ćelije mozga. Hondroitin sulfat takođe može da formira strukture poznate kao „perineuronske mreže“, koje se omotavaju oko pojedinačnih neurona i stabilizuju sinaptičke veze između njih.
Jedan od načina na koji se funkcija GAG-a može promeniti je putem sulfatnih motiva, ili obrazaca sulfatnih grupa pričvršćenih na lance šećera. Hsieh-Vilsonov tim je zainteresovan za to kako se ti obrasci sulfatacije menjaju i kako mogu regulisati biološke procese kao što su neuroplastičnost i socijalno pamćenje. Ovo bi takođe moglo jednog dana omogućiti istraživačima da modulišu ove funkcije kao potencijalni tretman za povrede centralnog nervnog sistema, neurodegenerativne bolesti ili psihijatrijske poremećaje.
Kada je tim izbrisao gen Chst11 odgovoran za formiranje dva glavna obrasca sulfatiranja na hondroitin sulfatu kod miševa, defekti su se formirali u njihovim perineuronskim mrežama. Međutim, broj mreža se zapravo povećao u odsustvu sulfatnih motiva, menjajući tipove sinaptičkih veza između neurona. Pored toga, miševi nisu bili u stanju da prepoznaju miševe kojima su prethodno bili predstavljeni, što sugeriše da ovi obrasci utiču na društveno pamćenje.
Zanimljivo je da bi ove mreže mogle biti dinamičnije nego što se mislilo – mogle bi da igraju ulogu i u detinjstvu i u odraslom dobu. Kada su istraživači ciljali Chst11 posebno u mozgove odraslih miševa, pronašli su iste efekte na perineuronske mreže i društvenu memoriju. „Taj rezultat sugeriše da je možda moguće manipulisati ovim mrežama tokom adolescencije ili odraslog doba da bi se potencijalno ponovo ožičile ili ojačale određene sinaptičke veze“, kaže Hsieh-Vilson.
U drugim nedavnim eksperimentima, tim je želeo da razume kako GAG i njihovi obrasci sulfatacije mogu uticati na regeneraciju aksona, ili sposobnost neurona da se ponovo izgrade nakon povrede. Istraživači sada rade na identifikaciji proteinskih receptora koji vezuju određene sulfatne motive. Do sada su otkrili da specifični motivi uzrokuju da se ovi receptori grupišu na površini ćelije i inhibiraju regeneraciju. Ovaj proces bi mogao biti blokiran da bi se stvorili alati ili tretmani za promovisanje regeneracije aksona. Imati više uvida u ovaj proces moglo bi jednog dana pomoći u popravljanju oštećenja uzrokovanih određenim neurodegenerativnim bolestima ili moždanim udarom, kaže Hsieh-Vilson.
