Schorzenia neuronalne

W zaburzeniach układu nerwowego utrzymanie dobrego stanu neuronów i ich przeżycie jest utrudnione. Istnieje coraz więcej dowodów na neuroochronną rolę enzymów SIRT1 oraz PARP1, które są zaangażowane w naprawę uszkodzeń DNA, śmierć komórkową i starzenie. Substrat tych enzymów, NAD, jest syntezowany przez enzym NMNAT, co również chroni neurony poprzez nieznany mechanizm.

Głównym celem finansowanego przez UE projektu "Isoform-specific functions of NAD-synthesising enzyme NMNAT in compartmentalised neuronal death" (NEURONAD) było zbadanie roli NMNAT w utrzymaniu dobrego stanu neuronów. Ponieważ myszy z delecją w genie NMNAT umierają w stanie embrionalnym, naukowcy stworzyli nowy model, w którym delecja NMNAT była obecna tylko w neuronach.

Mimo że badania in vitro wskazywały na przyspieszoną degenerację ciał komórek w zwojach rdzeniowych, myszy knockout NMNAT nie miały żadnych morfologicznych zmian w mózgu ani w neuronach siatkówki. Mechanistyczna analiza ochronnej funkcji NMNAT pokazała, że NMNAT2 wspomaga przetrwanie aksonu poprzez usuwanie swojego substratu, mononukleotydu nikotynoamidowego (NMN). Farmakologiczna inhibicja syntezy NMN opóźniła degenerację aksonu, co świadczy o silnym związku NMN z apoptozą neuronów.

Naukowcy wprowadzili do neuronów bakteryjny enzym, deamidazę, jako system usuwania NMN. Enzym ten modyfikuje NMN. Co interesujące, zaobserwowano, że neurony w których ulegał ekspresji ten enzym żyły dłużej niż próba kontrolna. Testowana in vivo, deamidaza opóźniała degenerację nerwu kulszowego po przecięciu (zwyrodnienie Wallera) ponad dziesięciokrotnie i pozwalała przywrócić jego funkcje neurologiczne.

Odkrycie, że deamidaza zapewnia odporność na indukowaną przez urazy neurodegenerację może również być rozszerzone na inne typy zaburzeń degeneracyjnych. Hipoteza, że zwiększenie poziomu NMN stanowi etiologię apoptozy neuronalnej, to interesujący punkt wyjścia dla przyszłych badań.