Jak vzniká myelin?
Myelin je ochranný lipidový obal, který obklopuje nerv. Funguje jako izolátor, podobně jako ochranný povlak na drátech, a urychluje elektrický přenos signálů podél neuronu. Myelin se také podílí na udržování zdraví neuronů. Funkce myelinu je narušena u mnoha neurologických poruch, včetně roztroušené sklerózy.
Oligodendrocyty jsou buňky centrálního nervového systému produkující myelin. Myelinová pochva kolem neuronu je součástí plazmatické membrány oligodendrocytu a jeden oligodendrocyt může myelinizovat až 50 neuronů. Během myelinizace oligodendrocyt natahuje trubice membrány a hledá neuron. Když ho najde, pošle do trubiček potřebné stavební materiály a stále na dálku sestaví kolem neuronu myelinovou vrstvu: záleží na složení, počtu obalů a celkovém pokrytí. Myelinizovaný neuron, který ztratí svůj obal, nemůže správně přenášet elektrické signály, což vede ke ztrátě svalové kontroly a dalším neurologickým problémům.
Myelinový plášť je tvořen převážně lipidy, včetně sfingolipidů, které jsou pro strukturu a funkci myelinu klíčové. Enzym serin palymitoyltransferáza neboli SPT vytváří páteř všech sfingolipidů a membránově vázaný protein ORMDL monitoruje hladiny sfingolipidů a reguluje aktivitu SPT. Činnost ORMDL musí být přesná: Příliš malá produkce sfingolipidů brání myelinizaci a příliš velká produkce může být toxická.
Binks Wattenberg, profesor biochemie a molekulární biologie na Virginia Commonwealth University, studuje biogenezi membrán a nyní se zaměřuje na biogenezi lipidů. „Velmi mě zajímá, jak buňka pozná, kdy má vytvářet sfingolipid a kdy přestat,“ řekl Wattenberg. „Myslím, že ORMDL by mohl být klíčem k zodpovězení této otázky.“
Wattenbergova sousedka v laboratoři, Carmen Sato-Bigbeeová, profesorka na stejné katedře, studuje myelinizaci se zaměřením na oligodendrocyty. Obě spojily své síly, aby studovaly roli biosyntézy sfingolipidů při myelinizaci ve vyvíjejícím se mozku. O svých nedávných výsledcích informují v časopise Journal of Lipid Research.
Pro odhalení dynamiky obsahu a syntézy sfingolipidů během myelinizace pracoval tým Wattenberga a Sato-Bigbeeho s mozky novorozených potkanů, protože k vrcholu myelinizace dochází bezprostředně po narození. Pouze každá pátá buňka v mozku je oligodendrocyt, takže tým pro své experimenty izoloval tyto buňky produkující myelin.
Výzkumníci zjistili, že velká část sfingolipidů přítomných v oligodendrocytech během myelinizace má atypicky dlouhou páteř – 18uhlíkatý řetězec místo 16uhlíkatého. „Páteř s 18uhlíkatým řetězcem ukazuje na změnu složení lipidů během myelinizace, což by mohlo vysvětlit izolační vlastnosti myelinu,“ uvedl Wattenberg. „V budoucí práci se chceme podívat na roli jednotlivých typů sfingolipidů v myelinizaci.“
Studie také zjistila, že aktivita SPT se zvyšuje po několik prvních dnů myelinizace a poté začne klesat. Aktivita ORMDL není měřitelná, ale tým odvodil, že exprese izoforem ORMDL se v průběhu času mění. Tato zjištění otevírají cestu pro budoucí experimenty.
„Řízení biosyntézy sfingolipidů je pro myelinizaci klíčové a pochopení toho, jak tento proces funguje, nám umožní změnit ho v budoucích léčebných postupech,“ řekl Wattenberg. „Naším koláčovým cílem je pochopit biosyntézu sfingolipidů tak dobře, abychom mohli přeprogramovat oligodendrocyty a zvrátit demyelinizaci u degenerativních myelinizačních onemocnění, jako je RS.“