Μελέτη της έκφρασης των νευροδεσμασών (neuroligins) σε ανθρώπινα Τ-λεμφοκύτταρα σε υγιείς και ασθενείς με νοσήματα του κεντρικού νευρικού συστήματος
Authors: Γαλάνη Μελπομένη 
Published: November 2023

Γενετικές μελέτες σε άτομα που ανήκουν στο φάσμα του αυτισμού έχουν αποκαλύψει την ύπαρξη ενός αριθμού μεταλλαγών σε γονίδια τα οποία ελέγχουν είτε το σχηματισμό των συνάψεων, όπως οι νευροδεσμάσες, είτε τη διεγερσιμότητα των νευρικών κυττάρων, όπως οι δίαυλοι καλίου. Οι μεταλλαγές που έχουν εντοπιστεί στις νευροδεσμάσες (neuroligins) έχει δεχθεί ότι επηρεάζουν τα επίπεδα έκφρασης αυτών των γονιδίων ενώ κάποιες από τις μεταλλαγές που αφορούν στους διαύλους καλίου επιφέρουν αλλαγές στις βιοφυσικές τους ιδιότητες. Εν τούτοις, όπως και με τις περισσότερες διαταραχές του Κεντρικού Νευρικού Συστήματος (ΚΝΣ), μόνο σε ένα πολύ μικρό ποσοστό ατόμων με Διαταραχή Αυτιστικού Φάσματος (ΔΑΦ) έχουν εντοπιστεί μεταλλάξεις ακόμη και όταν φαίνεται να υπάρχει οικογενειακό ιστορικό. Όπως είναι πλέον γνωστό, αλλαγές στην γονιδιακή έκφραση ή τη λειτουργικότητα του κυττάρου δεν επιφέρουν μόνον οι αλλαγές στην ακολουθία των βάσεων του DNA αλλά και οι χημικές τροποποιήσεις των βάσεων αυτών ή/και των αμινοξέων των ιστονών, οι ονομαζόμενες επιγενετικές αλλαγές, οι οποίες και είναι απείρως συχνότερες των γενετικών μεταλλάξεων. Επιπλέον, οι επιγενετικές τροποποιήσεις που μπορούν να επέλθουν ανά πάσα στιγμή στη ζωή ενός ατόμου ως απάντηση στο περιβάλλον του, όπως και οι γενετικές μεταλλάξεις, δύνανται να μεταφερθούν στις επόμενες γενιές εξηγώντας έτσι την εύρεση οικογενειακού ιστορικού σε κάποιες περιπτώσεις αλλά και την ύπαρξη μεμονωμένων περιπτώσεων (σποραδικές μορφές). Με βάση τα παραπάνω δεδομένα σχηματίστηκε η υπόθεση ύπαρξης επιγενετικών αλλαγών στα παραπάνω γονίδια, σε ένα ποσοστό των ατόμων με ΔΑΦ. Για το σκοπό αυτό, αποφασίστηκε η διερεύνηση των επιπέδων έκφρασης των νευροδεσμασών και η μελέτη των βιοφυσικών ιδιοτήτων των διαύλων καλίου τύπου Shaker-οι οποίοι εμπλέκονται σε ένα μεγάλο αριθμό λειτουργιών των νευρικών κυττάρων- σε άτομα με ΔΑΦ. Με δεδομένη την ενδογενή αδυναμία της in vivo πρόσβασης κυττάρων του ΚΝΣ και τη γνώση από τη μεγάλη βιβλιογραφία αναφορικά με την ύπαρξη κοινών μηχανισμών ρύθμισης της έκφρασης γονιδίων και διακυτταρικής επικοινωνίας στο νευρικό και στο ανοσοποιητικό σύστημα, αποφασίστηκε η χρήση Τ-λεμφοκυττάρων από περιφερικό αίμα δηλαδή από μια εύκολα προσβάσιμη πηγή κυττάρων υγιών ατόμων αλλά και ατόμων με διαταραχές του ΚΝΣ όπως η ΔΑΦ. Αρχικά διερευνήθηκε η πιθανότητα έκφρασης των νευροδεσμασών στα Τ- λεμφοκύτταρα του περιφερικού αίματος υγιών ατόμων βάσει του γεγονότος ότι και αυτά τα κύτταρα όπως και τα νευρικά σχηματίζουν διακυτταρικές υπερδομές ανάλογες των νευρικών, δηλαδή τις ανοσολογικές συνάψεις μεταξύ Τ-κυττάρων και αντιγονοπαρουσιαστικών κυττάρων. Τα πειράματα αυτά ανέδειξαν για πρώτη φορά την έκφραση των νευροδεσμασών στα Τ-λεμφοκύτταρα υγιών ατόμων στο επίπεδο του mRNA και της πρωτεΐνης ενώ φάνηκε ότι η έκφραση μίας εξ αυτών, της NLGN3, υπόκειται σε ρύθμιση από το στάδιο ενεργοποίησης των Τ-κυττάρων. Ακολούθως, διερευνήθηκε η έκφραση αυτών των μορίων σε άτομα με ΔΑΦ όπου αποκαλύφθηκε ότι το 53% των ατόμων με αυτή τη διαταραχή παρουσιάζει αυξημένη έκφραση της NLGN3. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι η αλλαγή στην έκφραση αυτού του γονιδίου είναι προς την ίδια κατεύθυνση με αυτή που θα αναμενόταν αν τα άτομα έφεραν μία από τις γενετικές μεταλλαγές όπως αυτή της αύξησης λειτουργίας (gain-of-function) που έχουν καταγραφεί στο γονίδιο αυτό στη ΔΑΦ. Επιπροσθέτως, κύτταρα που συλλέχθηκαν κατά την ίδια αιμοδοσία, χρησιμοποιήθηκαν αμέσως μετά την απομόνωσή τους (χωρίς δηλαδή τη διαμεσολάβηση κυτταροκαλλιεργειών) για ηλεκτροφυσιολογικά πειράματα όπου μελετήθηκαν οι βιοφυσικές ιδιότητες του κύριου διαύλου καλίου των Τ κυττάρων, γνωστού και ως Κv1.3. Ο εν λόγω δίαυλος ανήκει στην ευρεία οικογένεια των Shaker διαύλων και στα Τ-λεμφοκύτταρα έχει το ρόλο του κύριου ρυθμιστή της φυσιολογίας της ήρεμης και ενεργοποιημένης κατάστασης αυτών των κυττάρων. Πειράματα καθήλωσης τάσης κατέδειξαν ότι το 67% των ατόμων με ΔΑΦ παρουσιάζουν μείωση στο ύψος των Κv1.3 ρευμάτων κατά τη διάρκεια μεμβρανικής εκπόλωσης. Η συγκεκριμένη μείωση δεν οφείλεται στην έκφραση μικρότερου αριθμού διαύλων στη μεμβράνη των κυττάρων στα άτομα αυτά αλλά σε μείωση του αριθμού των διαύλων που μπορούν να μεταβούν στην αγώγιμη κατάσταση ώστε να υπάρξει η απαραίτητη εκροή καλίου για τη σωστή λειτουργία του κυττάρου. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας διδακτορικής διατριβής α) καταδεικνύουν την ύπαρξη αλλαγών στην έκφραση και τη λειτουργία μορίων με ρόλο-κλειδί στη φυσιολογία των Τ-λεμφοκυττάρων στα άτομα που βρίσκονται εντός του φάσματος του αυτισμού, β) προβλέπουν και εξηγούν εν μέρει τα ευρήματα ενός μεγάλου αριθμού μελετών που αναδεικνύουν την ύπαρξη αλλαγών στο ανοσοποιητικό σύστημα αυτών των ατόμων,γ) αναδεικνύουν τα Τ-λεμφοκύτταρα ως ένα πολύτιμο ex vivo μοντέλο για τη διερεύνηση και μελέτη κυτταρικών διαταραχών σε ασθένειες του κεντρικού νευρικού συστήματος, προσφέροντας έτσι όχι μόνον χρήσιμους για τη διάγνωση βιοδείκτες αλλά και αναδεικνύοντας εξατομικευμένους θεραπευτικούς στόχους.