Jak farmakologicznie zatrzymać proces rozwoju padaczki po uszkodzeniach mózgu? Odkrycie polskich naukowców

Badania nad MMP-9

Jak zespół dokonał tego odkrycia? Zespołowi prof. Kaczmarka pod koniec lat 90. udało się zidentyfikować w mózgu białko MMP-9, które ma bardzo duże znaczenie w procesie uczenia, czy też w rozwoju padaczki. Od tego czasu naukowiec prowadził bardzo wiele badań, które coraz lepiej pozwalały zrozumieć, do czego białko MMP-9 jest potrzebne w mózgu i jak wpływa ono na pracę neuronów.

– Mózg człowieka pracuje jak ogromna sieć. Składa się ona z ok. 85 mld neuronów, a każdy z nich może być – poprzez synapsy – połączony z tysiącami innych. W ten sposób neurony komunikują się między sobą – opowiada naukowiec.

Sygnał przekazywany jest w obrębie neuronu drogą elektryczną. Aby jednak przedostać się na inną komórkę, potrzebna jest droga chemiczna. Jeden neuron wydziela wtedy neuroprzekaźnik, który poprzez synapsę dociera do drugiego neuronu, gdzie znajduje się jego receptor – białko wychwytujące neuroprzekaźnik. Białko to, kiedy połączy się z neuroprzekaźnikiem, zmienia swoją konfigurację, funkcję i przekazuje sygnał dalej, do wnętrza komórki nerwowej.

W zależności od efektywności przekaźnictwa synaptycznego, sygnał wędruje po mózgu różnymi drogami. – Używam analogii sieci kolejowej. Tory pozwalają dojechać do różnych miejsc w całej Polsce. Jeśli chcemy dotrzeć z Warszawy do Szczecina, potrzebne są zwrotnice, które przeniosą pociąg z jednego toru na inny. Synapsy odgrywają rolę takich zwrotnic – porównuje prof. Kaczmarek. I dodaje, że ślad pamięciowy jest właśnie drogą, jaką pokonuje sygnał w mózgu. Zapamiętywanie i uczenie się ma więc związek z wypracowywaniem powtarzalnych dróg w podróży sygnału po mózgu.

Badana przez polski zespół proteaza MMP-9 wychodzi z części postsynaptycznej i jest odpowiedzialna za to, żeby część postsynaptyczna zrobiła się większa – pojawiło się na niej więcej receptorów. Za sprawą MMP-9 taka synapsa staje się więc bardziej udrożniona, a sygnał łatwiej popłynie daną trasą. Kiedy zaś sygnał płynie tą samą trasą to znak, że osobnik się czegoś nauczył.

– W naszych wcześniejszych badaniach pokazaliśmy, że jak zablokujemy białko MMP-9, droga między neuronami się nie udrożni i zwierzę nie będzie w stanie zapamiętać istotnej dla niego informacji. W ostatnich kilku latach pokazaliśmy też między innymi, że to białko ma związek u człowieka z uzależnieniami czy też ze schizofrenią – opowiada prof. Kaczmarek.

W zdrowym mózgu MMP-9 jest obecne w bardzo niewielkiej ilości: jest praktycznie niewykrywalne – dodaje. Wiadomo jednak, że podczas urazu mózgu następuje wzrost aktywności tego enzymu. A on może wtedy ułatwiać rozszczelnienie bariery krew-mózg, przez co do mózgu trafić mogą substancje, które wywołują tam później dalsze szkody. – Twierdzimy również, że nadmiar MMP-9 powoduje lokalnie nadmierny rozwój plastyczności (czyli zmiany przewodnictwa między neuronami) w mózgu. Synapsy nadmiernie się udrażniają. A to może sprzyjać wyładowaniom elektrycznym neuronów – tworzy się ognisko padaczkowe – opisuje prof. Kaczmarek.

– Pokazaliśmy, że jeżeli mysz pozbawi się jednego genu – odpowiedzialnego za produkcję białka MMP-9, mysz rozwija się w miarę normalnie (choć ma np. zaburzenia pamięci), ale potem przy uszkodzeniu mózgu jest odporna na padaczkę pourazową. A z kolei nadmiar MMP-9 w mózgu myszy sprzyja rozwojowi padaczki pourazowej – podsumowuje prof. Kaczmarek.

Kolejne badania na myszach pokazały, że jeśli w ciągu kilku godzin od urazu poda się inhibitor enzymu MMP-9, może to u zatrzymać proces prowadzący do rozwoju padaczki. Kolejnym etapem powinny być teraz badania na ludziach.

– Z naszych analiz wynika, że dawka, która będzie skuteczna, nie wywoła u pacjenta szkody. U ludzi nawet dawka 900 mg\kg tego inhibitora nie wywołuje negatywnych skutków. A u myszy korzystne skutki przynosiło już podanie tego enzymu w znacznie, znacznie mniejszym stężeniu: 9,5 mg/kg – ocenia profesor.

Źródło: PAP Nauka w Polsce/ autorka: Ludwika Tomala