Nová dráha neuronální signalizace

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.