Соединения между нервными клетками, отвечающими за высвобождение и получение дофамина в головном мозге, представляют собой удивительное несоответствие, которое дает этому химическому веществу сильное конкурентное преимущество.
Нейроны – это клетки, передающие нервные импульсы. Дофаминовые нейроны являются основным источником химического дофамина в центральной нервной системе, и их немного по сравнению с другими типами нейронов в головном мозге. Они занимают внутреннюю часть мозга, называемую полосатым телом, и играют важную роль в влиянии на эмоции, мотивацию, произвольные движения и познание. Дефицит дофамина связан с рядом заболеваний, включая болезнь Паркинсона, зависимость и депрессию.
Дофаминовые нейроны, расположенные в среднем мозге, образуют соединения, или "синапсы", на одном из основных видов нейронов полосатого тела, называемых нейронами со средними шипами. Теоретически молекулы дофамина, высвобождаемые их нейронами, должны приниматься на другом конце синапса средними шиповидными нейронами. Однако дофаминовые рецепторы на нейронах со средними шипами находятся относительно далеко от синаптических участков. Таким образом, было неясно, как работает дофаминергическая передача.
Исследователи из Университета Хоккайдо в Японии изучили молекулярный и анатомический состав дофаминовых синапсов у взрослых мышей. Они "отмечен" молекулы, которые, как известно, экспрессируются этими синапсами, что позволяет им визуализировать, как они экспрессируются и как они локализуются.
Сделав это, они обнаружили, что одна сторона дофаминового синапса, что неудивительно, является "дофаминергический", производство химикатов, необходимых для высвобождения дофамина. Однако неожиданно было обнаружено, что другая сторона синапса "ГАМКергический". ГАМК – это химическое вещество, которое оказывает тормозящее действие на нейроны. Дефицит ГАМК приводит к повышенной возбудимости нейронов, как в случае эпилепсии. Это был первый случай, когда исследователи обнаружили такое несоответствие, присутствующее с обеих сторон дофаминергических синапсов.
Дальнейшее исследование привело команду к выводу, что белок нейролигин-2 играет важную роль в синапсе дофамина. Когда они отменили его функцию в мозге мышей, плотность дофаминовых синапсов на нейронах со средними шипами снизилась, в то время как плотность ГАМКергических синапсов увеличилась. Это говорит о том, что нейролигин-2, который экспрессируется ГАМКергической стороной синапса, работает как якорь, который стабилизирует несовпадающее соединение, давая конкурентное преимущество дофаминергическим синапсам по сравнению с ГАМКергическими синапсами.
"До этого открытия исследователи думали, что синаптическая передача происходит между нейрохимически согласованными пресинапсами и постсинапсами, потому что без этого соответствия нейронная информация не может передаваться от одного к другому. Наше открытие нарушает это правило," говорит анатом Университета Хоккайдо Масахико Ватанабе. "Вместо этого мы обнаружили, что дофаминергические пресинапсы используют нейролигин-2, который связывает их с ГАМКергическими постсинапсами, закрепляя и стабилизируя их. Это новая форма межнейронного контакта, которая предназначена не для синаптической передачи, а для набора определенных входных сигналов к их соответствующим целям."