science >> Wetenschap >  >> Chemie

Neurotransmitters in een oogwenk

Onderzoek uitgevoerd bij IPC PAS met behulp van de nieuwe onderzoeksmethode maakt de vroege detectie van neurotransmittertekorten mogelijk, wat verschillende ziekten zal helpen voorkomen. Afgebeeld is Magdalena Kundys-Siedlecka, hersenen vasthouden. Krediet:IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Dopamine, serotonine, adrenaline... De goede werking van het menselijk brein hangt af van de juiste verhoudingen. Elke verstoring betekent ziekten. Daarom is het zo belangrijk om deze stoornissen zo vroeg mogelijk te kunnen detecteren, voordat er zichtbare symptomen optreden. Dit kan snel, eenvoudig en goedkoop dankzij het werk van een team van onderzoekers onder leiding van professor Martin Jönsson-Niedziócka van het IPC PAS.

"We streven ernaar neurotransmitters te detecteren in de laagste concentraties en zonder extra monstervoorbereiding, " zegt de auteur van het werk gepubliceerd in Analytische scheikunde , Magdalena Kundys-Siedlecka. "In de krant die we zojuist hebben gepubliceerd, Ik heb bewezen dat ik in muizenserum (d.w.z. bloed zonder de rode bloedcellen) serotonine kan detecteren in concentraties die zo laag zijn als die welke fysiologisch worden gevonden."

Serotonine wordt soms het hormoon van geluk genoemd, dus het leek redelijk om te vragen of de muizen die in het onderzoek werden gebruikt gelukkig of ongelukkig waren?

"Het lijkt mij dat de muizen die we bestudeerden... gewoon gewone, " antwoordt het hoofd van de onderzoeksgroep professor Martin Jönsson-Niedziócka lachend, "Noch gelukkig noch ongelukkig, en hun serotonineniveaus waren statistisch normaal."

Waar kwam het idee voor deze methode vandaan? "Ten eerste, we wilden veel neurotransmitters tegelijk detecteren in één monster, " legt Magdalena Kundys-Siedlecka uit. "Ten tweede, laag, fysiologische concentraties, zodat eventuele ziekten vroegtijdig kunnen worden opgespoord. Ten derde - in een monster dat zo min mogelijk bewerking nodig heeft - verzamel bloedmonsters, speeksel, of, bijvoorbeeld, hersenvocht en detecteren de neurotransmitters erin zonder veel extra voorbereiding."

Het wordt gezegd dat, bijvoorbeeld, De ziekte van Alzheimer wordt veroorzaakt door een tekort aan dopamine in bepaalde delen van de hersenen, maar in werkelijkheid, de ziektemechanismen zijn veel gecompliceerder. Gebruikelijk, het is niet een overmaat of tekort aan slechts één neurotransmitter die tot ziekte leidt, maar eerder de verkeerde combinatie ervan of een andere onderliggende oorzaak. Als het ons lukt om te achterhalen wat de concentraties van de verschillende stoffen in één monster zijn, tegelijkertijd genomen, van dezelfde plaats, we kunnen veel nauwkeuriger praten over wat echt de oorzaak is van een van de ziektesymptomen.

Een stap dichter bij het begrijpen van de puzzel van het menselijk brein:neurotransmitters in een oogwenk. Krediet:IPC PAS, Grzegorz Krzyzewski

Hoe hebben onze wetenschappers dit voor elkaar gekregen? De sleutel is om het monster op een elektrode te roeren. Dit dwingt tot sneller massatransport. "We verhogen de reactie-efficiëntie veelvoudig en versnellen de meting", legt mevrouw Kundys-Siedlecka trots uit. "De detectielimiet is extreem laag. We zijn in staat om alle neurotransmitters te detecteren die elektrochemisch actief zijn, dat is, ondergaan oxidatie en reductie. Ik laat zien hoe je er twee kunt bepalen:dopamine en serotonine tegelijk. Ik moet eraan toevoegen dat we dopamine zonder mankeren identificeren, hoewel het erg op anderen lijkt, zoals adrenaline, noradrenaline of sommige catecholamines, ’ grijnst de onderzoeker.

Je zou dit kunnen vergelijken met het zoeken naar een speld in een hooiberg. Het monster is een enorme hooiberg en we willen de naald vinden. En het werkt! Dit is alleen mogelijk dankzij goed aangepaste elektroden die de signalen van de verschillende neurotransmitters scheiden.

Natuurlijk, bloedmetingen laten slechts een zeer benaderende bepaling van de concentratie toe. Ten slotte, het is bekend dat neurotransmitters worden uitgescheiden in verschillende delen van de hersenen, maar ook buiten de hersenen. Bijvoorbeeld, als een bepaalde neurotransmitter in de nieren wordt uitgescheiden, dan zal de concentratie in de urine anders zijn dan in het bloed of in tranen.

"In de volgende fase van ons onderzoek, we willen nagaan of onze methode neurotransmitters in menselijk bloed net zo precies detecteert als bij muizen, ", zegt de onderzoeker. "Als dit wordt bevestigd, we zullen minder bloed van de patiënt kunnen afnemen - slechts een druppel (70 microliter) is voldoende om veel van deze stoffen te bepalen, en ons doel is om nog lagere concentraties te detecteren, die ons de mogelijkheid zou geven om te identificeren, bijvoorbeeld, dopamine in andere vloeistoffen dan bloed, degenen die helemaal geen pijn doen als ze worden ingenomen."

"We kunnen serotonine al detecteren in concentraties die vergelijkbaar zijn met die bij mensen, " legt professor Jönsson-Niedziócka uit. "Met dopamine - de meest interessante van de neurotransmitters - zijn we er nog niet in geslaagd, en andere hebben zulke lage concentraties dat we het elektrode-oppervlak verder moeten aanpassen, en waarschijnlijk de hele methode, om te zeggen met een grote waarschijnlijkheid dat we ze detecteren in een onvoorbereide steekproef. Wij weten, echter, dat we bij hogere concentraties al serotonine- en dopaminesignalen in hetzelfde monster kunnen scheiden. "

"Onze methode heeft twee voordelen voor elk ziekenhuis dat deze wil gebruiken:ten eerste, tijd - in het geval van serotonine, het is de snelst bekende detectiemethode, minder dan een uur van collectie tot resultaat; goed, tenzij het monster ook vervoerd moet worden, ", specificeert de professor. "Ten tweede, de kosten - de methode is goedkoop, en de apparatuur kan na een korte opleiding worden bediend door een technicus."

"De belangrijkste vereiste is geduld, " glimlacht mevrouw Kundys-Siedlecka. Het wordt aan ons overgelaten om met ongeduld te wachten op de resultaten van het onderzoek van het IPC PAS-team om de ziekenhuizen te bereiken, voor hen om te helpen bij het blootleggen van de mechanismen van ontwikkeling van ziekten zoals depressie en de ziekte van Alzheimer en om hun behandeling te verbeteren.