Noha feladatuk a 'finomhangolás' és a komplex feldolgozás, az agy és neurotranszmitterei kiszolgáltatottak bizonyos kémiai anyagok hatásainak, köztük az opioid-tartalmú gyógyszereknek, valamint a pszichostimulánsoknak, például a kokainnak, és az alkoholnak. Ezen anyagok bármelyikének krónikus alkalmazása fokozza az úgynevezett kappa opioid receptor (KOR) néven ismert molekula aktivitását, amely az agy jutalmazási áramkörében aktív. A KOR-aktiválódása rossz közérzetet és örömre való képtelenséget okoz. Krónikus kábítószer- vagy alkoholfogyasztást követő fokozott aktivitása döntő szerepet játszik a szerekkel való visszaélésben. Az opioidok hatásukat úgy fejtik ki, hogy kötődnek a központi idegrendszerben és az emésztőrendszerben található opioid receptorokhoz. Ezen két szervrendszerben található receptorok biztosítják az opioidok hasznos és mellékatatásait.

A tudomány mostanáig azon az állásponton volt, hogy a KOR csak bizonyos agyi régiókban van jelen, különösen amelyek a fájdalom feldolgozásában, a jutalomban és a stresszválaszban vesznek részt, a philadelphiai Lewis Katz Orvostudományi Egyetem (LIKSOM) új munkája azonban azt mutatja, hogy ezek a receptorok valójában - elszórtan - több területen is megtalálhatóak.

Az intézmény kutatói erre azután jöttek rá, hogy kísérleti egerek agyát megvilágították a CLARITY nevű technika segítségével, majd háromdimenziós fluoreszkáló képalkotással.

Tanulmányuk egyébként az első, amely ezt a képalkotó technikát alkalmazza az opioid receptor lokalizációjának jobb megértésére az agyban, 3D-s felvételeken. Dr. Lee-Yuan Liu-Chen, a LIKSOM Drogmegelőzési Kutatóközpontjának és Farmakológiai Tanszékének professzora, a tanulmány vezető szerzője szerint az agyat jellemzően szakaszonként elemzik, kétdimenziós felvételeket vizsgálnak, csakhogy így nem kapnak pontos képet a fehérjeeloszlásról. A CLARITY segítségével azonban képesek 3-D-s képeket készíteni az egész agyról, mint egy komplex szervről, ami lehetővé tette számukra, hogy leleplezzék a KOR terjeszkedését - írja az eNeuro szaklap.

A CLARITY technológia különlegessége

A CLARITY lényege, hogy a vizsgált szervbe vegyületeket juttatnak, amelyek hatására a szövet szerkezete hálózatszerűen láthatóvá válik, kivéve a sejteket körülvevő zsírszövetet, amelyet virtuálisan eltávolítanak, vagyis a képen láthatatlan marad.

A technológia gyakorlatilag áttetszővé teszi a szervet, amely így minden oldalról szemügyre vehető.

Az egyes szervrészek színesre festésére molekuláris markerek is alkalmazhatók. A módszer alkalmazásával olyan képek készíthetők a kísérleti egér agyáról, amelyen nemcsak a nagy távolságú idegsejti kapcsolatokat, hanem a helyi kapcsolási köröket is tanulmányozni lehet, mi több, a sejti és molekuláris részleteket is. A 3D-s elemzések és az agyi metszetek megfigyelései lehetővé tették a kutatók számára, hogy feltérképezzék a KOR konkrét előfordulási helyeit. Ép szervek tanulmányozása úgy, hogy egyszerre láthatják a finom, molekuláris felbontású részleteket és a teljes, egész képet, már egy ideje kiemelt, de megvalósulatlan célnak számított a biológia területén. A CLARITY-nek köszönhetően azonban most közelebb kerültek az eléréséhez.

Hagyományosan az agy és a hozzá hasonló szervek belsejéről úgy alkotnak képet, hogy vékony szeletekre vágják azokat, a módszer azonban megsemmisíti a sejtek közötti nagy távolságú kapcsolatokat. Az új eljárás nemcsak sértetlenül hagyja a szemlére kijelölt szervet, hanem lehetővé teszi annak különböző felbontású, széles skálán mozgó megfigyelését. Dr. Liu-Chen szerint a KOR tanulmányozása a 3D-s térben arra a felismerésre vezetett, hogy a receptor az agy azon területein is kifejeződik, amelyekről korábban nem volt tudomásuk. Ennek függvényében a KOR funkciója ezekben az idegi áramkörökben jelenleg ismeretlen.

A csapat egyik legfontosabb célja most az, hogy kiderítse, mit csinál a KOR az újonnan azonosított áramkörökben.

A csapat megközelítésének sikere már önmagában is jelentős előrelépés, ami ajtókat nyithat az agy más neurotranszmitter-receptorainak tanulmányozása előtt. (Ez azért is fontos, mert a KOR és más opioid receptorok ugyanis az úgynevezett G-fehérjéhez kapcsolt receptorok (GPCR).) "Korábban még senki sem végzett 3-D vizsgálatot az agy GPCR-eloszlásáról" - mondja Dr. Liu-Chen. Hozzátette: az általuk alkalmazott megközelítés nagyon hasznos eszköz, és több GPCR, illetve más típusú fehérje tanulmányozására alkalmazható az idegi traktusokon keresztül.

Ez is érdekelhet:

Megtalálták az intelligencia helyét az agyban

Miért lát az emberi agy minden élettelen tárgyba arcot?

(Fotó: Pixabay, Unsplash/Alina_Grubnyak)