Proteine ​​immunitarie chiaro di luna per regolare le connessioni del cervello cellule

Marzo 17, 2016 Admin Salute 0 2
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Ricercatori provenienti da Princeton University e la University of California-San Diego (UCSD) ha recentemente scoperto che una proteina del sistema immunitario chiamato MHCI, o maggiore di istocompatibilità di classe I, chiari di luna del sistema nervoso per contribuire a regolare il numero di sinapsi, che trasmettono chimica e segnali elettrici tra i neuroni. I ricercatori riferiscono sul Journal of Neuroscience che nel cervello MHCI potrebbe svolgere un ruolo inaspettato in condizioni come il morbo di Alzheimer, il diabete di tipo II e l'autismo.

Proteine ​​MHCI sono noti per il loro ruolo nel sistema immunitario in cui si presentano frammenti di proteine ​​da agenti patogeni e le cellule cancerose a cellule T, che sono globuli bianchi che svolgono un ruolo centrale nella risposta del corpo alle infezioni. Questa presentazione consente alle cellule T di riconoscere e uccidere le cellule infette e cancerose.




Nel cervello, tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che le molecole immunitarie MHCI sono uno dei pochi fattori noti che limitano la densità di sinapsi, in modo che le sinapsi si formano nei numeri appropriate necessarie per supportare la funzione del cervello sano. MHCI limita densità sinapsi inibendo i recettori dell'insulina, che regolano il metabolismo dello zucchero del corpo e, nel cervello, promuovere la formazione di sinapsi.

Senior autore Lisa Boulanger, un assistente professore presso il Dipartimento di Biologia Molecolare e il Neuroscience Institute di Princeton (PNI), ha detto che il ruolo di MHCI nel garantire segnalazione dell'insulina adeguata e la densità di sinapsi solleva la possibilità che i cambiamenti nell'attività della proteina potrebbero contribuire a malattie come il morbo di Alzheimer malattia, il diabete di tipo II e l'autismo. Queste condizioni sono state tutte associate a una complessa combinazione di percorsi interrotti insulina segnalazione, i cambiamenti nella densità delle sinapsi, e l'infiammazione, che attiva le molecole del sistema immunitario, come MHCI.

I pazienti con diabete di tipo II si sviluppano "insulino-resistenza", in cui i recettori dell'insulina diventano incapaci di rispondere all'insulina, il motivo per cui non è nota, Boulanger ha detto. Allo stesso modo, i pazienti con malattia di Alzheimer sviluppano resistenza all'insulina nel cervello che è così pronunciato alcuni hanno soprannominato la malattia "diabete di tipo III", Boulanger, ha detto.

"I nostri risultati suggeriscono che i cambiamenti nelle proteine ​​immunitarie MHCI potrebbero contribuire a disturbi di insulino-resistenza", ha detto Boulanger. "Per esempio, l'infiammazione cronica è associata con diabete di tipo II, ma la ragione di questo legame è rimasto un mistero. I nostri risultati suggeriscono che i cambiamenti infiammazione indotta in MHCI potrebbero avere conseguenze per l'insulina di segnalazione nei neuroni e forse altrove."

Livelli MHCI anche sono "drammaticamente alterato" nel cervello delle persone con malattia di Alzheimer, Boulanger ha detto. Memoria normale dipende adeguati livelli di MHCI. Boulanger era senior autore su un 2013 articolo sulla rivista Learning and Memory che ha trovato che i topi allevati per la produzione di proteine ​​MHCI meno funzionali esposti cambiamenti sorprendenti nella funzione dell'ippocampo, una parte del cervello dove si formano alcuni ricordi, e aveva la memoria grave menomazioni.

"Livelli MHCI sono alterati nel cervello di Alzheimer, e alterando i livelli MHCI nei topi sconvolge memoria, riduce il numero di sinapsi e induce insulino-resistenza neuronale, che sono tutti caratteristiche principali della malattia di Alzheimer", ha detto Boulanger.

Collegamenti tra MHCI e autismo anche stanno emergendo, Boulanger ha detto. Le persone con autismo hanno più sinapsi del solito in specifiche regioni del cervello. Inoltre, diversi geni autismo associato regolano il numero di sinapsi, spesso attraverso una proteina di segnalazione nota come mTOR (mammalian target of rapamycin). Nel loro studio, Boulanger e la sua co-autori hanno scoperto che i topi con livelli ridotti di MHCI aumentate insulino-recettore segnalazione tramite la via mTOR, e, di conseguenza, più sinapsi. Quando segnalazione mTOR elevato è stato ridotto nei topi MHCI-deficienti, normale densità di sinapsi è stata restaurata.

Così, Boulanger ha detto, MHCI e geni autismo associata sembrano convergere sulla mTOR-sinapsi regolamentazione percorso. Questo è intrigante dato che l'infiammazione durante la gravidanza, che altera i livelli MHCI nel cervello del feto, può aumentare leggermente il rischio di autismo in soggetti geneticamente predisposti, ha detto.

"Up-regolamenta MHCI è essenziale per la risposta immunitaria materna, ma cambiando attività MHCI nel cervello fetale quando connessioni sinaptiche si formano potrebbero influenzare la densità sinapsi" Boulanger detto.

Ben Barres, professore di neurobiologia, biologia dello sviluppo e neurologia presso la Scuola di Medicina dell'Università di Stanford, ha detto che mentre è noto che sia la segnalazione dell'insulina recettore aumenta la densità delle sinapsi, e la segnalazione MHCI diminuisce, i ricercatori sono i primi a dimostrare che MHCI colpisce effettivamente recettori dell'insulina per controllare la densità delle sinapsi.

"L'idea che ci potrebbe essere una interazione diretta tra questi due sistemi di segnalazione si presenta come una grande sorpresa", ha detto Barres, che non era coinvolto nella ricerca. "Questa scoperta non solo porterà a nuovi indizi su come circuiti cervello si sviluppa, ma di una nuova visione funzione cerebrale in calo che si verifica con l'invecchiamento."

In particolare, la ricerca suggerisce un possibile collegamento funzionale tra diabete di tipo II e il morbo di Alzheimer, Barres detto.

"Il diabete di tipo II è recentemente emerso come un fattore di rischio per la malattia di Alzheimer, ma non è stato chiaro quale sia la connessione alla perdita sinapsi esperienza con la malattia di Alzheimer", ha detto. "Dato che il diabete di tipo II è accompagnata da una diminuzione reattività all'insulina, può essere che la segnalazione MHCI diventa capace di superare normale segnalazione dell'insulina e contribuire alla riduzione sinapsi in questa malattia."

La ricerca negli ultimi 15 anni ha dimostrato che MHCI vive una doppia vita prolifica nel cervello, Boulanger ha detto. Il cervello è "immune privilegiati", cioè il sistema immunitario non risponde più rapidamente o in modo efficace alle minacce percepite nel cervello. Decine di studi hanno mostrato, tuttavia, che MHCI non è presente solo in tutto il cervello sano, ma è essenziale per lo sviluppo normale del cervello e funzione, Boulanger detto. Un 2013 carta dal suo laboratorio pubblicato sulla rivista Molecular and Cellular Neuroscience ha dimostrato che MHCI è ancora presente nel cervello fetale-topo, in una fase in cui il sistema immunitario non è ancora maturo.

"Molta gente pensava che le molecole immunitarie come MHCI devono mancare dal cervello", ha detto Boulanger. "Si scopre che le proteine ​​immunitarie MHCI non funzionano nel cervello - hanno solo fare qualcosa di completamente diverso il doppio ruolo di queste proteine ​​del sistema immunitario e del sistema nervoso possono permettere loro di mediare le interazioni sia nocivi e benefici tra i due sistemi.. "

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