Rdzeniowy zanik mięśni (SMA) jest rzadką chorobą genetyczną komórek nerwowych rdzenia kręgowego, która może ujawniać się już we wczesnym niemowlęctwie. Prowadzi do postępującej utraty siły mięśniowej. Pacjenci odczuwają osłabienie mięśni, a także mają trudności w poruszaniu się, oddychaniu i połykaniu. Dzięki postępom medycyny dostępne są dziś terapie spowalniające przebieg choroby, jednak mimo to utrzymują się deficyty ruchowe, a coraz częściej ujawniają się także wyzwania poznawcze i społeczne.
Przez wiele lat SMA rozumiano wyłącznie jako chorobę neuronów ruchowych, czyli komórek nerwowych bezpośrednio kontrolujących mięśnie. W ostatnich latach badacze wykazali jednak, że do rozwoju choroby przyczyniają się również inne komórki rdzenia kręgowego, które nie mają bezpośredniego wpływu na mięśnie. Na tej podstawie naukowcy z Instytutu Fizjologii im. Carla Ludwiga Uniwersytetu w Lipsku postanowili sprawdzić, czy dodatkowe obszary układu nerwowego są zaangażowane w patogenezę rdzeniowego zaniku mięśni.
W najnowszym badaniu odkryli, że w rozwój choroby istotnie zaangażowany jest także móżdżek. – „Nasze wyniki jasno pokazują, że móżdżek nie tylko ulega uszkodzeniu w przebiegu choroby, ale sam jest niezależnym czynnikiem napędzającym objawy. Najnowsze obserwacje mogą więc wyjaśniać, dlaczego u pacjentów mimo nowoczesnych terapii utrzymują się problemy ruchowe, a dodatkowo pojawiają się nowe trudności poznawcze i społeczne” – wyjaśnia dr Christian Simon, kierownik badania z Wydziału Medycyny Uniwersytetu w Lipsku.
Analizy wykazały, że w rdzeniowym zaniku mięśni uszkodzeniu ulegają komórki Purkinjego – kluczowe neurony móżdżku. Przyczyną jest aktywacja określonego szlaku sygnałowego prowadzącego do śmierci komórki i ciężkich zaburzeń w sieciach neuronalnych móżdżku. Konsekwencje tego procesu zaobserwowano w modelu zwierzęcym: myszy z SMA wykazywały nie tylko deficyty ruchowe, lecz także istotne ograniczenia aktywności komunikacyjnej – w tym znacznie zmniejszoną liczbę ultradźwiękowych wokalizacji, które normalnie służą do komunikacji społecznej. Odtworzenie brakującego białka w komórkach Purkinjego pozwoliło częściowo poprawić zarówno zdolności ruchowe, jak i funkcjonowanie społeczne.
W badaniach zastosowano m.in. wysokorozdzielcze techniki obrazowania oraz patch-clamp na preparatach móżdżku myszy. Naukowcy posłużyli się również wektorami wirusowymi do precyzyjnej modyfikacji ekspresji genów w komórkach nerwowych.
Na uwagę zasługuje fakt, że trzech z czterech pierwszych autorów publikacji to studenci medycyny, którzy wnieśli istotny wkład w pracę w ramach swoich doktoratów, częściowo finansowanych ze stypendiów Wydziału Medycyny. Projekt uzyskał również wsparcie dzięki międzynarodowej współpracy z Columbia University, Johns Hopkins University oraz Uniwersytetem w Ulm.
– „Nasze badania stanowią ważną podstawę do dalszych analiz dotyczących zmian w móżdżku u pacjentów z SMA. Kolejnym krokiem będzie sprawdzenie w modelach zwierzęcych, czy stosowane obecnie terapie mogą poprawić zaburzenia w móżdżku i związane z nimi objawy społeczne” – dodaje dr Simon.
Źródło: Brain, Cerebellar pathology contributes to neurodevelopmental deficits in spinal muscular atrophy
DOI: http://dx.doi.org/10.1093/brain/awaf336
