Huszti Zsuzsanna

Cink az agyban

3.7.2. Neuronális apoptózis

A neuronális apoptózist az 1890-es években felfedezte fel John Beard (Jacobson et al., 1997). A neuronális apoptózis és a túlélés szorosan kontrollált folyamat, amely a fejlődés folyamán szabályozza az idegsejtek és más sejttípusok „sorsát” és azok homeosztázisát egy teljes élettartamra. A neuronális apoptózis valójában „öngyilkos” program, amelyben egy idegsejt maga vezényli le a saját destrukcióját. A különböző idegsejtek és más típusú sejtek apoptózisát és túlélését valójában komplex transzkripcionális kaszkád irányítja (Cavallaro, 2015).

Az idegrendszer fejlődése folyamán a neurogenezis alatt született idegsejtek mintegy 50%-a „eltávolításra” kerül, vagyis apoptózison megy keresztül. Jellemző a folyamatra, hogy közvetlen a fejlődés után már nem fiziológiás; a patológia körébe tartozó neurodegeneratív megbetegedésekhez vezet (lásd részletesen a későbbiekben).

A neuronális apoptózis elsődleges feladata: a progenitor populáció méretének szabályozása; a) a képződő neuronális struktúra méretének és morfológiájának alakítása, b) az idegrendszer fejlődésében a hibák kijavítása.

Az eredeti hipotézis szerint az idegsejtek minden esetben feleslegben képződnek, hogy versenyezhessenek a sejtpartnereikkel, hogy megfelelő innerváció jöhessen létre a „target”-jeikkel (Pettnan–Henderson, 1998). Ez a hipotézis a későbbiekben kiegészült azzal, hogy az apoptózis valójában az idegsejtek és efferens „targetjeik”, valamint afferens „inputjaik” kapcsolódásainak kvantitatív optimalizálása, és ez optimális, kvantitatív innervációt eredményez (szisztémás kapcsolódás). Ma már az újabb eredményekkel bővítve kijelenthető, hogy a neuronális apoptózis megjeleníti a trofikus támogatásért folyó küzdelmet is az „afferens input” oldaláról és más sejtpartnerek felől is, beleértve a gliasejtek felől érkezőket (neutrofikus hipotézis). Bizonyítást nyert ugyanis, hogy a szinaptogenezis folyamán az apoptózis számos központi idegrendszeri populációban megjelenik, és a folyamatot célirányított trofikus faktorok szabályozzák. Ez a kutatás vezetett az NGF (Nerve Groth Factor) felfedezéséhez, és az új hipotézis felállításához (Cowan et al., 2001; Oppenheim 2001). A legnyilvánvalóbb evidenciát emellett a perifériás idegsejtek adják, a motoros vagy a szenzoros idegsejtek és az autonóm ganglia idegsejtjei (review: Buss et al., 2006).

A fejlődő idegsejtek apoptózisa, rövidítve PCD (programozott sejthalál), függ a fejlődés szakaszától, az idegsejtek típusától és a speciesztől. A posztmitotikus idegsejtek kapcsolatainak létesítése a célsejtekkel és az afferensekkel azonban minden esetben kvantitatív. Ez a PCD alapvető funkciója. Ebben a „szisztémás kapcsolódás teóriája” egyezik a „neurotrofikus hipotézissel” (review: Buss et al., 2006).

Felnőttkorban a neurogenezis és az ezzel kapcsolatos programozott sejthalál, a PCD vagy az apoptózis kivételes agyterületekre korlátozódik. Ez a két agyterület a gyrus dentatus (dentate gyrus, DG) és a szaglógumó (olfactory bulb, OB) (pl. Abrous et al., 2005). A felnőttkori neurogenezis és a PCD feladata az agyi sérülések utáni funkcionális felépülés. A neurogenezis egyidejűleg emeli a neuronális plaszticitást és a regenerációs kapacitást. A felnőtt agyban a PCD célsejtjei az újonnan képződött sejtek vagy azok az érett idegsejtek, amelyek a fejlődés folyamán képződtek.

A felnőtt neurogenezis rekapitulálja azokat a történéseket, amelyek az embrionális fejlődés folyamán történtek. Így az újonnan képződött idegsejtek ugyanazon ok miatt szenvedhetnek apoptózist, mint az embrionális idegsejtek, vagyis a trofikális támogatottság elmaradása (elvesztése) miatt. A képződött DG-sejteknek kb. 70%-a, az OB-sejteknek kb. 50%-a megy át apoptózison 30 napon belül a születésük után. Az újonnan képződött idegsejtek apoptózisa a provizórikus szinaptikus kapcsolatok kialakulása után történik (review: Buss et al., 2006).

Néhány szerző leírja, hogy a felnőtt agyban, az említett kivételeken kívül, a fejlődésben képződött érett idegsejtek egy része szintén PCD-n megy keresztül. Ennek a folyamatnak az eredménye az idősebb idegsejtek újakra cserélése, vagyis a kompenzációs neurogenezis. Erre példa a vokális centrum szezonális PCD-je és neurogenezise az énekesmadaraknál (Nottenbohm, 2004).

A túlélés differenciációja és a felnőttkorban generált idegsejtek (pl. a DG-ben és az OB-ben is) aktivitásfüggő folyamatok eredményei. Így például a DG-ben a „szagmegvonás” csökkentése túlélést, míg a „szagáramlás” növekvő túlélést eredményez (pl. Coroto et al., 1994; Gheusi et al., 2000).

A PCD az idegsejtek migrációjában modulátorként is szerepelhet helyet készítve az új vagy az elhalt vagy esetleg más sejteknek, például a fagocitáló mikrogliasejteknek. Megfigyelhető, hogy felnőttkorban agyi sérüléseknél a képződött idegsejtek migrációja a sérült rész felé jelentősen megnő (review: Buss et al., 2006).

Számos központi idegrendszeri rendellenességnél és traumánál, például humán laterális szklerózis esetében vagy ALS- (amiotrofikus laterális szklerózis) állatmodellekben vagy akár Huntigton-, Alzheimer-, Parkinson-kór, esetleg HIV-vírus-indukált enkefalitisz esetén bizonyítható az apoptotikus idegsejthalál. Feltehető, hogy a programozott sejthalál szerepet játszik a neuronális veszteségben, mivel ezek a krónikus betegségek genetikus mutációhoz kötődnek.

Bebizonyosodott, hogy az apoptózis részese olyan akut folyamatoknak is, mint a stroke, vagy a TBI (tarumatic brain injury, traumás agyi sérülés, TAS), vagy az SCI (spinális sérülések). Ischémiás stroke esetében a lézió területén a sejtvesztés igen gyors, és ez az energiamegvonás következménye. Úgy gondolták, hogy elsődlegesen ezt a nekrotikus sejtpusztulás okozza. Valójában azonban a penumbrán belül a sejthalál apoptotikus. Jelentősége, hogy ez a terápiás beavatkozás számára sokkal inkább elérhető.

A stroke-ban a reperfúziós sérülés az a tényező, amely neuronális apoptózishoz vezet. A stroke területére visszatérő véráramlás ugyanis emeli a károsodás mértékét. Feltehető, hogy a szabadgyökképződés (amelyet az oxigéntelítettség és a glükóz biztosít), okozza a véráram visszatérését az előzetesen ischémiás területre, és ez indítja be azt a kaszkádot, amely apoptózishoz vezet.

Az apoptózis jelen van a TBI- és az SCI-állatmodellekben, és feltehető, hogy humán traumás sérülésekben is; szerepet játszik a neuronális veszteségben (4.2. fejezet). Experimentális TBI-knél apoptotikus idegsejteket detektáltak az agykéregben és a hippokampuszban. A TBI-t követően a hippokampuszban az idegsejtek aránylag csekély számának az elvesztése is hatással van az élet minőségére, amikor a memória károsodása a sérülés következménye. Az SCI után a motoros idegsejtek csekély számának elvesztése viszont olyan funkcionális deficithez vezet, mint a légzési nehézség vagy a kéz funkciójának az elvesztése. Megjegyzendő és a terápia szempontjából lényeges megállapítás, hogy sérüléses kísérletekben az apoptózis redukálása minden esetben javulást eredményezett (Miller et al., 2009).

Tartalomjegyzék

Kiadó: Akadémiai Kiadó

Online megjelenés éve: 2025

Nyomtatott megjelenés éve: 2025

ISBN: 978 963 664 087 3

Orvostudomány

A cink az élő szervezetek esszenciális mikroeleme. Nagy mennyiségben megtalálható az emberi agyban, az izmokban, a csontokban, a vesében, a májban, a prosztatában és a szemben is. Több száz enzim működésében vesz részt – részben közvetlenül a katalitikus reakciókban, részben az enzimfehérjék koordinátoraként. Jelentős strukturális funkciót tölt be számos transzkripciós faktor szerkezetének kialakításában és a sejtek közötti kommunikációban. Huszti Zsuzsa vizsgálódásának tárgya ezúttal az agy. A kötet külön fejezetekben tárgyalja a cink szerepét az idegsejtekben, a neurofziológiában, a neuoropatológiában, az Alzheimer-kórban (a betegség terápiájában), a memóriában. A szerző széles szakirodalmi bázisra támaszkodva összegzi az ismeretanyagot, és gazdag hivatkozási listával látja el a fejezeteket.

Hivatkozás: https://mersz.hu/huszti-cink-az-agyban//

BibTeX EndNote Mendeley Zotero