To proteiner som er involvert i autisme har blitt funnet å kontrollere styrken og balansen til nervecelleforbindelser, har forskere ved UT Southwestern Medical Center funnet.
Juni 2007 - Proteinene, som tjener til fysisk å koble nerveceller sammen, ble oppdaget for mer enn et tiår siden av UT Southwestern-forskere, men deres funksjon har vært uklar.
I den nye studien, som vises i 21. juni-utgaven av tidsskriftet Nevron, fant forskerne at ett protein øker nervecellenes eksitabilitet, mens det andre hemmer celleaktivitet. Det viktigste var at disse effektene var avhengig av hvor ofte cellene skjøt.
Aktivitetsnivåene til nevroner spiller en viktig rolle under normal hjerneutvikling hos barn. Aktive forbindelser blir sterkere og overlever til voksen alder, mens inaktive forsvinner.
Autisme antas å involvere en ubalanse mellom eksitatoriske og hemmende nerveforbindelser, en teori som støttes av denne studie, sa Dr Ege Kavalali, førsteamanuensis i nevrovitenskap og fysiologi ved UT Southwestern og forfatter av papir.
"Mutasjoner i disse proteinene har nylig blitt knyttet til visse varianter av autisme," sa Dr Kavalali. – Dette arbeidet gir klar innsikt i hvordan proteinene fungerer. Vi kan aldri utforme en terapeutisk strategi uten å vite hva disse mutasjonene gjør."
Proteinene kalles neuroligin-1 og neuroligin-2. Ved krysset mellom to nerveceller, kalt en synapse, stikker proteinene ut fra overflaten av cellen som mottar et signal fra den første cellen. Nevroliginene binder seg til andre molekyler på den første cellen, og skaper dermed en fysisk bro over synapsen.
I noen tilfeller eksiterer et signal fra den første cellen den andre cellen, mens ved andre synapser hemmer signalet den andre cellen.
Spedbarn blir født med langt flere synapser, både eksitatoriske og hemmende, enn voksne ender opp med. I en prosess som kalles beskjæring, forsvinner synapser som er inaktive under utvikling mens aktive formerer seg.
I den nåværende studien har forskerne genetisk manipulert rotteneuroner i kultur slik at cellene skapte for mye neuroligin-1. Cellene utviklet det dobbelte av det vanlige antallet synapser, noe som reiser spørsmålet om neuroligin-1 bidratt til dannelsen av ytterligere synapser eller bidratt til at eksisterende synapser ikke ble til beskjæres. Lignende tester viste at overskudd av neuroligin-2 også førte til flere synapser, men i dette tilfellet var synapsene hemmende.
Når cellene som overuttrykte enten neuroligin-1 eller neuroligin-2 ble kjemisk forhindret fra å skyte, utviklet de ikke overskudd av synapser, til tross for tilstedeværelsen av de respektive proteinene.
Sammen indikerer testene at nerveceller med overflødig neuroliginer utviklet ekstra synapser bare når disse cellene får lov til å skyte.
"De to neuroliginene har komplementære roller under normale forhold, med neuroligin-1 som øker den eksitatoriske koblinger mellom nerveceller og neuroligin-2 øker antallet hemmende koblinger, og skaper en balanse," Dr Kavalali sa. "I begge tilfeller er ikke neuroliginene nødvendige for å lage synapsene, men de har en rolle i bestemme hvilke synapser som gjør det i det lange løp, og dermed sette opp hvor responsive nervecellene er."
Fordi mutasjoner i neuroliginer forekommer hos noen mennesker med autismespekterforstyrrelser, konstruerte forskerne også en mutasjon i neuroligin-1 som kan sammenlignes med en som ble observert hos mennesker og introduserte de mutante neuroliginene i rotte nevroner.
"Nervecellene som bærer det mutante neuroliginet viste en dramatisk reduksjon i antall synapser og mer enn to ganger reduksjon i eksitabilitet, noe som viser at mutasjonen forstyrrer stabiliteten til synapsene," Dr Kavalali sa.
