Een nieuwe studie van de Universiteit van Barcelona zou het ontwerp van toekomstige strategieën kunnen aansturen om beschadigde hersengebieden bij neurodegeneratieve ziekten te regenereren. De studie benadrukt de rol van van neuronen afgeleide extracellulaire blaasjes in de processen die synaptische plasticiteit en neuronale signaalroutes moduleren. Bovendien schetsen de resultaten een nieuw scenario voor het gebruik van deze extracellulaire blaasjes, afgeleid van gezonde neuronen – die moleculen tussen cellen kunnen transporteren – bij behandelingen tegen neurodegeneratieve ziekten.

De studie, gepubliceerd in het Journal of Extracellulaire Vesicles , waarvan de eerste auteur de predoctorale studente Julia Solana-Balaguer is, werd geleid door professor Cristina Malagelada, van de Faculteit der Geneeskunde en Gezondheidswetenschappen en het Instituut voor Neurowetenschappen (UBneuro) van de Universiteit van Barcelona.

Andere vooraanstaande onderzoekers van UBneuro, de Faculteit der Natuurkunde en het Institute of Complex Systems (UBICS) van de UB, het August Pi i Sunyer Biomedical Research Institute (IDIBAPS) en de gebieden van het Center for Biomedical Research Network on Neurodegenerative Diseases (CIBERNED) en Epidemiologie en Volksgezondheid (CIBERESP) hebben ook aan het onderzoek deelgenomen.

Neuron-tot-neuroncommunicatie

Neuronen zijn in staat blaasjes te vormen die moleculen (eiwitten, lipiden, RNA, enz.) naar buiten transporteren en de communicatie tussen zenuwcellen reguleren. Dit zijn extracellulaire blaasjes, en zelfs vandaag de dag zijn er nog steeds veel onduidelijkheden over de rol die ze spelen in de communicatie tussen neuronen in het zenuwstelsel.

Het nieuwe onderzoek, uitgevoerd met in vitro neuronale culturen uit diermodellen, onthult dat deze blaasjes in staat zijn eiwitten (bijvoorbeeld PSD-95 en VGLUT-1) en andere determinanten van communicatieprocessen tussen neuronen te transporteren.

"Hoewel extracellulaire blaasjes zijn voorgesteld als regulatoren van intercellulaire communicatie in de hersenen, demonstreren de meeste onderzoeken dit in modellen die verre van een fysiologische toestand zijn en in blaasjes waarvan de oorsprong onbekend is. In deze studie laten we zien dat, in een fysiologisch model zonder pathologieën neuron-specifieke extracellulaire blaasjes reguleren de communicatie van neuron tot neuron en bevorderen de synaptische plasticiteit”, zegt Cristina Malagelada, professor aan de UB-afdeling Biogeneeskunde en onderzoeker aan de CIBERNED.

Nieuwe strategieën om neurodegeneratie te bestrijden

In het kader van de studie heeft het team complementaire technieken toegepast om de extracellulaire blaasjes te isoleren die vrijkomen door neuronen, zoals sequentiële ultracentrifugatie of grootte-uitsluitingschromatografie. Daarnaast zijn technieken gebruikt om ze te karakteriseren, zoals trackinganalyse van nanodeeltjes en transmissie-elektronenmicroscopie. Deze blaasjes zijn ook gebruikt om behandelingen uit te voeren op gezonde neuronen en neuronen zonder voedingsstoffen.

"Zodra neuron-neuron-communicatie in een niet-pathologische toestand wordt begrepen, willen we deze vraag aanpakken in de context van neurodegeneratie. Daarom is het van cruciaal belang om de blaasjes die door neuronen vrijkomen bij neurodegeneratieve ziekten te kunnen karakteriseren om de progressie van deze pathologieën. Daarnaast willen we onderzoeken of we, in een pathologisch model, een meer neurodegeneratieve eigenschap kunnen omkeren met de behandeling van extracellulaire blaasjes afkomstig van gezonde neuronen", besluit de onderzoeker.

Meer informatie: Julia Solana-Balaguer et al., Van neuronen afgeleide extracellulaire blaasjes bevatten synaptische eiwitten, bevorderen de vorming van de wervelkolom, activeren door TrkB gemedieerde signalering en behouden de neuronale complexiteit, Journal of Extracellulaire Vesikels (2023). DOI:10.1002/jev2.12355

Aangeboden door Universiteit van Barcelona