Akadályok az agyi információ-áramlásban Nincs még egy olyan, agyi működészavarra visszavezethető betegség, amiről annyit tudnánk, mint az immár 100 éve felfedezett Alzheimer-kórról. Az elbutulás e formájának rejtélyeit ma is több ezer kutató szeretné megfejteni, ám még nem tartunk a megoldásnál.
Az agy szürkeállományában található 30-100 milliárd idegsejt - azaz neuron - mindegyike mintegy 10000 kapcsolódási ponton keresztül kommunikál a többi neuronnal. Az idegsejtek jelátadásra alkalmas érintkezési helyeit szinapszisnak nevezzük. Az agyban tehát mintegy 1000 milliárd (10
15) szinapszis található. Ha e kapcsolatok 10 százaléka elpusztul, akkor sérül az információátadás, és megjelennek azok a tünetek, amelyek többek között az Alzheimer-kórra is jellemzők.
Alois Alzheimer (1864-1915) német neurológus 1906-ban egy idős nőbetegénél diagnosztizálta a betegséget. A hölgy halálát követően a beteg agyat mikroszkóppal vizsgálta. Sérült idegsejtekre és szinapszisokra, valamint különös fehérje-lerakódásokra (amiloidokra) lelt a beteg szervben.
Ma már tudjuk, hogy az Alzheimer-kóros betegek agyában megfigyelt változások mind-mind az információtovábbítás zavarával vannak összefüggésben, illetve annak kiváltói, méghozzá vagy az idegsejtek pusztulásán keresztül, vagy azért, mert a még meglévő idegsejtek információ-továbbítása sérül.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
A rejtélyes plakkok A felfedezett amiloid-plakkok az idegsejtek pusztulásával vannak összefüggésben. Az amiloidok apró fehérjemolekulák, amelyek állandóan képződnek agyunkban, méghozzá az APP (Amyloid Precursor Protein) névre keresztelt molekulaelődből vágódnak ki. Az APP fehérje az idegsejtek sejthártyájában található.
A membránfehérje sejtfelszíni részén tudnak rögzülni azok az enzimmolekulák, béta- és gamma-szekretázok, amelyek az APP-t valósággal felaprítják. Az így keletkező fehérjedarabok, az amiloidok azután úgynevezett plakká állnak össze, ami megöli az idegsejteket. A ß-szekretáz enzimet ki lehet ugyan kapcsolni, de akkor nem tudja elvégezni igen fontos feladatát: nem tudja egymástól elektromosan elszigetelni az idegsejteket, ami a célzott elektromos jeltovábbítás egyik feltétele. Nézzük, van-e más lehetőség?
Hajszálnyi réseken múlik Az elektromos impulzusok formájában átadódó információnak az idegsejt-kapcsolatoknál parányi, 20-30 ezredmilliméternyi szinaptikus rések állják útját, melyeken keresztül az elektromos impulzus neurotranszmitterek, magyarul idegi hírvivő molekulák közvetítésével tud továbbadódni egyik idegsejtről a másikra.
A neurotranszmittereket az idegsejtek termelik, és az úgynevezett szinaptikus rés előtti idegsejtek sejtmembránjához közel lévő parányi hólyagocskákban várnak bevetésre. A megfelelő elektromos jel hatására e hólyagok beleolvadnak a sejtmemránba, és tartalmukat a résbe öntik, majd az így kibocsátott hírvivőmolekulák a rés túloldalán a másik idegsejt őket megkötni képes receptormolekuláira kötődnek. Úgy illeszkednek a receptorok kötőhelyére, mint a kulcs a zárba.
Azzal, hogy kötődni tudnak, egyben teljesítik is hírvivő feladatukat. A kötődés azután számos biokémiai reakció indul el, melynek eredményeképp a kémiai jel ismét elektromos jellé alakul, és továbbhalad a következő idegsejten.
Az elektromos jel szinaptikus résen való átjutása 2-3 milliszekundum alatt zajlik le. Ezután már nincs szükség a hírvivőkre, ezért vagy enzimek bontják le őket, vagy a posztszinaptikus idegsejt apró membránhólyagocskákban veszi fel őket a szinaptikus résből.
Hol a hiba? Az "alzheimeres agy" jellemzője, hogy a neutrotranszmitterek működésében zavar jelentkezik. A különböző idegpályákra és idegsejtekre más és más hírvivőmolekulák jellemzőek, így ezek működésének pótlására is különböző vegyületekre van szükség.
Az Alzheimer-kór esetén a fellépő zavarok nem kizárólag, de főként az acetil-kolin nevű neurotranszmitter-molekulát termelő és kibocsátó idegsejteket érintik. Nyilván, ha ezek az idegsejtek elpusztulnak, nincs az agyban elegendő acetil-kolin, ami pedig nélkülözhetetlen az idegsejtek közötti kommunikációhoz.
Az Otto Loewi által 1921-ben felfedezett fehérje a tanulási folyamatokban játszott szerepe miatt sokat kutatott molekula. A legtöbb Alzheimer-kór ellenes szerrel azt igyekszünk elérni, hogy minél több acetil-kolin álljon rendelkezésre az agyi folyamatokhoz.
Említettük, hogy miután az elektromos impulzus áthalad a szinaptikus résen, a hírvivő molekulákat az idegsejtek közötti térből el kell távolítani, helyre kell állítani a kiindulási állapotot, hogy a szinapszis alkalmas legyen újabb elektromos impulzusok fogadására és továbbítására. Ha viszont egyáltalán nincs neurotranszmitter molekula, akkor biztosan nem működik a jeltovábbítás.
Az acetil-kolin hiányát úgy lehet enyhíteni, hogy a lebontását végző acetil-kolin-észteráz enzim működését valamelyest gátolják. Természetesen az információátadás így sem lesz tökéletes, de legalább működik.
Hatóanyagok Az Alzheimer-kór specifikus kezelésére jelenleg többféle hatóanyagot alkalmaznak. Ezekből az első három az acetilkolin-észteráz enzim munkáját nehezíti.
Az információáramlásban, tanulásban és emlékezésben szerepet játszó, ugyancsak lényeges neurotranszmitter a glutamát, amelyből viszont a túl nagy mennyiség pusztítja az idegsejteket. Mennyiségét az úgynevezett receptor-antagonistákkal igyekeznek csökkenteni.
Egyes, az úgynevezett MAO-B enzimet bénító gyógyszer is használatos a betegség kezelésében.
Ez is érdekelhet
Ezek a speciális gyógyszerek az agyra hatva befolyásolják az információátadás folyamatát, de új idegsejteket vagy nagyobb mennyiségű neurotranszmittert nem tudnak létrehozni. A meglévő "készlet" működési hatékonyságát azonban elég jól tudják javítani. A betegséget egyelőre nem tudják feltartóztatni, viszont képesek a tünetek rosszabbodásának késleltetésére.
Legjobban: