Aktuální číslo:

2018/1

Téma měsíce:

Exkrement

Nová dráha neuronální signalizace

 |  5. 5. 2001
 |  Vesmír 80, 279, 2001/5

Vědci objevili neočekávaný modulátor chemické signalizace mezi nervovými buňkami v mozku. Modulačního zásahu se neúčastní neurony, ale gliové buňky – astrocyty. 1) Astrocyty byly dosud považovány za buňky, jejichž hlavní úloha v nervovém systému je vyživovat neurony. Nyní však tým Solomona Snydera z Lékařské fakulty Johnse Hopkinse zjistil, že astrocyty mohou produkovat aminokyselinu D-serin. A tento vysoce neobvyklý optický stereoizomer jinak běžné aminokyseliny se v lidském organizmu nikde jinde nevyskytuje.

Většině neuronálních receptorů stačí jako neuropřenašeč pouze jedna látka. Existují ovšem i receptory, které k přenosu signálu potřebují látky dvě. Zhruba před 11 lety vědci zjistili, že neurony využívající jako přenašeč aminokyselinu glutamát potřebují k své excitaci zároveň jinou aminokyselinu – glycin (o signálech v živých organizmech viz P. Jirounek, Vesmír 75, 65, 1996/1, Vesmír 75, 150, 1996/3, Vesmír 75, 191, 1996/4, Vesmír 75, 255, 1996/5 a Vesmír 75, 334, 1996/6). Nutnost „spolupráce“ dvou látek na témže receptoru může sloužit jako pojistka proti poškození nervových buněk v případě nadměrného výlevu jedné z nich: jestliže není zároveň v podobné či mnohem nižší koncentraci přítomna i druhá látka, k nadměrnému podráždění ani poškození neuronů nedojde. Krom toho může tato „spolupráce“ zvýšit nebo zjemnit či zpřesnit modulaci přenášeného signálu.

Ukázalo se, že podobnou roli jako glycin má i D­serin. Také on je pomocníkem glutamátu při stimulaci glutamátových NMDA-receptorů. Po stimulaci, která je vícesložková, umožní NMDA-receptory tok iontů Ca2+ a Na+ do buňky a K+ z buňky. Tím se neuron depolarizuje a může vzniknout akční potenciál.

Signální dráha podmíněná přítomností D-serinu funguje poněkud neobvyklým způsobem. Část glutamátu uvolněného ze zakončení podrážděného neuronu putuje spořádaně přes synaptickou štěrbinu k neuronu, který má být excitován, a najde si na postsynaptické membráně své NMDA-receptory. Jiná část glutamátu difunduje k nejbližšímu výběžku astrocytu, který na glutamát reaguje aktivací enzymu vyrábějícího D-serin a uvolňováním této neobvyklé aminokyseliny do synaptické štěrbiny. Následně může D-serin spolu s glutamátem aktivovat NMDA­receptory na postsynaptické membráně a může být podrážděn další neuron.

U pacientů stižených cévní mozkovou příhodou vzrůstá výlev glutamátu z nervových zakončení až padesátkrát. Zvýšení koncentrace nadměrně dráždí glutamátové neurony a může vést až k jejich excitotoxické smrti. Poškození pacientovy mozkové tkáně je pak daleko větší než škody, jež by byly způsobeny samotnou mozkovou příhodou. Všechny větší farmaceutické společnosti se snažily vyvíjet látky, které by glutamátový přenos na NMDA-receptorech blokovaly, ale dosavadní přípravky, vesměs účinné na zvířatech, v klinických testech propadly.

V mozku existují rozsáhlé oblasti, kde je přítomen glycin. Tým S. Snydera nalezl místa, v nichž je přítomen D-serin i NMDA-receptory, nikoli však glycin. Přítomnost enzymu odbourávajícího D-serin zároveň blokuje excitaci glutamátových neuronů. Možná by se právě tento enzym mohl stát jedním z cílů ve vývoji látek minimalizujících poškození nervové tkáně při mozkových příhodách.

Tato neuroprotektiva by se mohla uplatnit i při léčbě Parkinsonovy, Alzheimerovy nebo Huntingtonovy choroby. Signální systém podmíněný přítomností D­serinu by ovšem mohl hrát obecnější roli. Transgenní myši, jež nejsou schopny produkovat D-serin, se vyznačují nekoordinovanými pohyby a při chůzi škobrtají. Motorické poruchy napovídají, že signální dráhy využívající D-serin by se mohly vyskytovat také v mozečku, který je koordinátorem pohybů. Výskyt enzymatického vybavení schopného vyrábět a odbourávat D-aminokyseliny je u obratlovců (na rozdíl od bakterií) skutečnou raritou.

Poznámky

1) Pozn. red.: To samo o sobě ještě není nic zvláštního – existuje řada prací popisujících podobné mechanizmy.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Psychologie a psychiatrie

O autorovi

Ivana Švandová

Ivana Švandová (*1976) se ve Fyziologickém ústavu AV ČR a na Přírodovědecké fakultě UK zabývá regulačními a zpětnovazebními vztahy na nervosvalové ploténce.

Doporučujeme

Spálené nemluvně patřilo k neznámé větvi lidstva

Spálené nemluvně patřilo k neznámé větvi lidstva audio

Jaroslav Petr  |  17. 1. 2018
Genom šestitýdenního novorozence, který byl pochován před více než 11 000 roky v povodí aljašské řeky Tanana, odhaluje neznámou kapitolu osídlení...
Soumrak českého školství?

Soumrak českého školství?

Český ornitolog, expert na kukačky, autor Vesmíru a dlouholetý vysokoškolský pedagog Tomáš Grim se rozhodl odejít ze školství. Důvody, které ho...
Mikrokrása

Mikrokrása

Ondřej Vrtiška  |  8. 1. 2018
Do soutěže Nikon Small World 2017 zaslali fotografové z celého světa přes dva tisíce snímků pořízených přes objektiv optického mikroskopu. Využili...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné