Naukowcy odkryli rolę enzymu MMP-9 w rozwoju padaczki

Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN jako pierwsi na świecie odkryli rolę enzymu MMP-9 w rozwoju padaczki u gryzoni. Ich odkrycie daje nadzieję na opracowanie w przyszłości nowych leków dla osób chorych na padaczkę.
Badacze zaobserwowali, że w niektórych synapsach mózgu występuje enzym
MMP-9, który trawi inne białka na zewnątrz komórek, a jego nadmiar
zwiększa ryzyko rozwinięcia się epilepsji.
„Nasze doświadczenia pokazały istnienie nowego mechanizmu działania
synaps i rozwoju padaczki. Jest to podstawą do rozpoczęcia badań nad
rolą MMP-9 w padaczce u ludzi” – powiedział PAP dr Grzegorz Wilczyński,
kierownik Pracowni Neuromorfologii w Instytucie Biologii Doświadczalnej
im. M. Nenckiego PAN. Uzyskane wyniki są owocem współpracy pomiędzy
zespołem dr. Wilczyńskiego i zespołem prof. Leszka Kaczmarka z tegoż
Instytutu.

Komórki nerwowe łączą się ze sobą poprzez synapsy, czyli
wyspecjalizowane struktury błonowe, pomiędzy którymi jest przestrzeń
międzysynaptyczna, do której wydzielane są rozmaite przekaźniki
(neurotransmitery), odgrywające podstawową rolę w przekazywaniu
impulsów nerwowych. To, jak aktywny jest nasz mózg, zależy od pracy
synaps. Na przykład przy uczeniu się czegoś nowego, niektóre z połączeń
synaptycznych ulegają wzmocnieniu, co nazywane jest śladem pamięciowym.

„Synapsy zmieniają się w toku procesów myślowych – zwiększa się siła
ich przekaźnictwa, mogą się rozciągać i kurczyć, i to nazywamy
plastycznością” – wyjaśnił dr Wilczyński.

Mechanizmów odpowiedzialnych za plastyczność synaps jest kilka i
głównie wiążą się ze zmianami receptorów neurotransmiterów oraz
zmianami białek, które stanowią część cytoszkieletu, odpowiadającego za
ruchy synapsy. Naukowcy zauważyli, że niektóre z synaps mających ulec
zmianie, powiększały się nagle, rozpychając się w otoczeniu.

Postawili tezę, że synapsy wydzielają substancję trawiącą i niszczącą
struktury ograniczające ich ruch. Podejrzenie padło na enzymy
proteolityczne, które trawią białka. W ten sposób odkryto mechanizm,
którego do tej pory nie brano pod uwagę podczas prac nad mózgiem i
synapsami.

„MMP-9 to metaloproteinaza macierzy zewnątrzkomórkowej 9 – informuje
naukowiec. – Jej działanie trawiące białko zależy od jonów cynku.
Dalsze badania wykazały, że enzym ten jest syntezowany przez komórki
nerwowe”.

Ponadto – kontynuuje dr Wilczyński – MMP-9 występuje tylko w części
synaps. Na razie nie wiemy, dlaczego w niektórych jest, a w innych go
nie ma. Wiemy tylko, że po pobudzeniu mózgu odsetek synaps
zawierających MMP-9 wzrasta kilkakrotnie.

Plastyczność synaps, czyli kurczenie się i rozciąganie, odgrywa ważną
rolę nie tylko w procesie uczenia się, ale i w chorobach o podłożu
synaptycznym. Jedną z nich jest padaczka. Tutaj zmiany w synapsach są
bardziej nasilone niż ma to miejsce w procesach uczenia się. „Sądzimy,
że również po uszkodzeniu mózgu, po udarze, czy po zapaleniu może
dochodzić do nadmiernej produkcji enzymu MMP-9 w synapsach” – dodaje
badacz.

Naukowcy z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN
prowadzili badania na gryzoniach. U myszy transgenicznych, pozbawionych
genu kodującego MMP-9 okazało się, że zmiany plastyczne uległy
wyraźnemu osłabieniu. U szczurów, które z powodu modyfikacji
genetycznych produkowały więcej MMP-9 zmiany plastyczne nasilały się,
zwiększając częstość epizodów padaczkowych.

Aby się jednak przekonać, czy hamowanie enzymu MMP-9 u człowieka
zmniejszy objawy padaczki, potrzeba jest wielu lat badań. Po pierwsze
trzeba wyjaśnić, czy odkrycia z modelu zwierzęcego przekładają się na
życie człowieka.

„Trzeba przeprowadzić dokładne badania, poczynając od sprawdzenia czy
MMP-9 jest w synapsach mózgu człowieka i czy ilość tego enzymu zwiększa
się w mózgu osób chorujących na padaczkę” – podkreśla dr Grzegorz
Wilczyński.

„Prace są w toku – dodaje naukowiec. – Ale nawet zakładając, że
uzyskamy odpowiedź pozytywną, próby kliniczne będą musiały potrwać
wiele lat. Oprócz tego, że terapie aktywne na modelach zwierzęcych nie
działają często u ludzi, istnieje wiele rodzajów padaczki. My badamy
padaczkę skroniową, najczęstszą padaczkę u dorosłych. Nie można jednak
oczekiwać, że rola MMP-9 okaże się ważna we wszystkich typach tej
choroby”.

Małgorzata Nowak