H συναπτική πλαστικότητα μπορεί να είναι μια νέα προσέγγιση για την αντιμετώπιση του συνδρόμου που ονομάζεται Εύθραυστο Χ (Fragile X). Η εύρεση και στόχευση μιας άγνωστης πρωτεΐνης, της «πρωτεΐνης X», είναι το έργο μια ερευνητικής ομάδας στην οποία επικεφαλής ήταν ο καθηγητής Mark Bear από το ΜΙΤ.
Οι διαταραχές μάθησης, μνήμης και συμπεριφοράς μπορεί να προκύψουν όταν οι συνδέσεις μεταξύ νευρώνων, που ονομάζονται συνάψεις, δεν αλλάζουν σωστά ως απόκριση στην εμπειρία.
Οι επιστήμονες έχουν μελετήσει αυτήν τη «συναπτική πλαστικότητα» εδώ και δεκαετίες, αλλά μια νέα μελέτη από ερευνητές στο Ινστιτούτο Μάθησης και Μνήμης Picower στο MIT επισημαίνει πολλές εκπλήξεις σχετικά με ορισμένους από τους βασικούς μηχανισμούς με τους οποίους συμβαίνει. H έρευνα προτείνει περαιτέρω, ότι θα μπορούσε να δώσει νέες θεραπείες για μια διαταραχή που ονομάζεται Εύθραυστο Χ που προκαλεί αυτισμό.
Δύο κλασικές μορφές συναπτικής πλαστικότητας είναι ότι οι συνάψεις είτε γίνονται ισχυρότερες είτε πιο αδύναμες και ότι οι μικροσκοπικές δομές της σπονδυλικής στήλης που τις υποστηρίζουν γίνονται μεγαλύτερες ή μικρότερες.
Για μεγάλο χρονικό διάστημα, η υπόθεση ήταν ότι αυτές οι λειτουργικές και δομικές αλλαγές συνδέονται στενά: η ενίσχυση συνοδεύεται με αύξηση του μεγέθους της σπονδυλικής στήλης και η εξασθένιση συνοδεύεται με συρρίκνωση της σπονδυλικής στήλης. Όμως, η παρούσα μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Molecular Psychiatry προσθέτει συγκεκριμένα στοιχεία για να υποστηρίξει ότι οι συσχετισμοί αυτοί δεν είναι πάντα υπαρκτοί.
Το συμπέρασμα είναι ότι δεν μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το μέγεθος της σπονδυλικής στήλης ως ένδειξη για τη συναπτική αντοχή -μπορείτε να έχετε αδύναμες συνάψεις με μεγάλες βολβοειδείς σπονδυλικές στήλες. Δεν είναι η μόνη μελέτη που κάνει αυτήν την παρατήρηση αλλά τα νέα αποτελέσματα είναι πολύ σαφή.
Για τη διεξαγωγή της μελέτης, η ερευνητική ομάδα διέγειρε την πλαστικότητα μέσω δύο διαφορετικών νευρικών υποδοχέων (που ονομάζονται mGluR5 και NMDAR) σε νευροτυπικά τρωκτικά και σε αυτά που είχαν σχεδιαστεί με τη μετάλλαξη που προκαλεί το Εύθραυστο X.
Στο Εύθραυστο X, το εργαστήριο του Bear διαπίστωσε ότι η έλλειψη της πρωτεΐνης FMRP οδηγεί σε υπερβολική σύνθεση άλλων πρωτεϊνών που προκαλούν αποδυνάμωση των συνάψεων σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται ιππόκαμπος και είναι μια κρίσιμη περιοχή για το σχηματισμό της μνήμης.
Η πρώτη έκπληξη ήταν ότι η ενεργοποίηση του υποδοχέα mGluR5 προκάλεσε αποδυνάμωση, που ονομάζεται μακροχρόνια κατάθλιψη (LTD: long-term depression) αλλά δεν οδήγησε σε συρρίκνωση της σπονδυλικής στήλης είτε στην περίπτωση του Εύθραυστο X είτε στα ποντίκια ελέγχου, για τουλάχιστον μία ώρα. Με άλλα λόγια, η διαρθρωτική αλλαγή που υποτίθεται ότι συμβαδίζει με τη λειτουργική αλλαγή δεν πραγματοποιήθηκε στην πραγματικότητα.
Στην περίπτωση του υποδοχέα NMDAR, οι δύο μορφές πλαστικότητας εμφανίστηκαν μαζί, τόσο σε τρωκτικά ελέγχου όσο και σε αυτά που είχαν Εύθραυστο X, αλλά όχι χωρίς μερικές εκπλήξεις. Όταν η ομάδα μπλόκαρε μια ροή ιόντων (και επομένως ηλεκτρικού ρεύματος) αυτό απέτρεψε μόνο την αποδυνάμωση και όχι τη συρρίκνωση. Για να αποτραπεί η συρρίκνωση στα τρωκτικά ελέγχου, οι ερευνητές έπρεπε να κάνουν κάτι διαφορετικό: να αναστείλουν τη σύνθεση πρωτεϊνών είτε άμεσα είτε αναστέλλοντας μια ρυθμιστική πρωτεΐνη που ονομάζεται mTORC1.
Όταν η ομάδα προσπάθησε να αποτρέψει τη συρρίκνωση των σπονδυλικών στηλών μέσω του NMDAR σε τρωκτικά με Εύθραυστο X, αναστέλλοντας τη σύνθεση πρωτεϊνών ή το mTORC1 (όπως έκαναν στα τρωκτικά ελέγχου), βρήκαν ότι δεν λειτούργησε. Ήταν σαν να υπήρχε ήδη πάρα πολύ πρωτεΐνη που προάγει τη συρρίκνωση.
Ο Bear θεωρεί ότι υπάρχει ένα πιθανό μόριο που προάγει τη συρρίκνωση, η «πρωτεΐνη Χ». “Το ερώτημα είναι τι είναι η πρωτεΐνη Χ”, είπε ο Bear. “Τα στοιχεία είναι αρκετά ισχυρά ότι υπάρχει μια ταχέως αναποδογυρισμένη πρωτεΐνη X που προκαλεί όλεθρο στο Εύθραυστο X. Το κυνήγι συνεχίζεται. Θα είμαστε πραγματικά ενθουσιασμένοι αν θα τη βρούμε”.
