Боль: новый механизм усиления синапсов открыт в исследовании

Исследователи из Центра передовых исследований боли (CAPS) Техасского университета в Далласе и их коллеги сделали фундаментальное открытие о ключевом механизме, который позволяет укрепляться связям в нервной системе.

Результаты, опубликованные 20 ноября в журнале Science, напрямую связаны с пониманием биохимических механизмов, лежащих в основе обучения, памяти и боли.

Открытие в синаптической щели

Исследование сосредоточено на фосфорилировании — биохимическом процессе, когда фермент киназа добавляет фосфатную группу к белку, изменяя его функцию. Роль внеклеточного фосфорилирования (происходящего вне клеток) в синапсах — пространствах между нейронами — оставалась малоизученной.

Учёные обнаружили, что киназы, секретируемые нейронами в синаптическую щель, играют ключевую роль в синаптической пластичности — процессе усиления или ослабления связей между нервными клетками.

Ключевой игрок — киназа VLK

Исследование на мышах и человеческих тканях показало, что эктокиназа vertebrate lonesome kinase (VLK) необходима для взаимодействия нейронов, опосредующего боль, вызванную травмой.

• После травмы пресинаптические нейроны секретируют VLK.
• VLK фосфорилирует внеклеточную часть рецептора EphB2 на постсинаптических нейронах.
• Это привлекает и вызывает кластеризацию NMDA-рецепторов рядом с рецепторами EphB2.

NMDA-рецепторы играют ключевую роль в обучении и формировании памяти, регулируя электрический потенциал нейронов для усиления синаптических связей.

Экспериментальные доказательства

• Мыши, генетически лишённые VLK в сенсорных нейронах, не развивали острой гиперчувствительности к боли после операции.
• Введение VLK нормальным мышам вызывало выраженную гиперчувствительность к боли, опосредованную активацией NMDA-рецепторов.
• Человеческие сенсорные нейроны также экспрессируют и секретируют VLK, и VLK индуцирует взаимодействие EphB2 и NMDA-рецепторов в человеческой ткани.

Терапевтический потенциал

Поскольку прямое воздействие на NMDA-рецепторы для облегчения боли чревато побочными эффектами, нацеливание на VLK открывает новый потенциальный путь для терапии, например, с помощью локальных инъекций в позвоночник.

Открытие того, что киназы действуют внутри синапса, а не только внутри нейронов, меняет фундаментальное понимание механизмов, регулирующих синаптическую пластичность.