Μελέτη του ρόλου του μορίου κυτταρικής συνάφειας TAG-1 στην οργάνωση και λειτουργία του ενήλικου κεντρικού νευρικού συστήματος τρωκτικών
Authors: Σαββάκη Μαρία 
Published: January 2014

Οι εμμύελες ίνες οργανώνονται σε μοριακά και δομικά διακριτές περιοχές που εξασφαλίζουν την ταχεία μεταγωγή του δυναμικού ενεργείας κατά μήκος του νευράξονα. Αυτός ο διαχωρισμός των εμμύελων αξόνων βασίζεται σε αξονογλοιακές αλληλεπιδράσεις στις οποίες βασικό ρόλο διαδραματίζουν μόρια κυτταρικής συνάφειας και δίαυλοι ιόντων. Το μόριο κυτταρικής συνάφειας της υπεροικογένειας των ανοσοσφαιρινών TAG-1 εκφράζεται από νευρικά και γλοιακά κύτταρα και εντοπίζεται στην εγγύς της παρακομβικής περιοχή των εμμύελων ινών του ενήλικου κεντρικού και περιφερικού νευρικού συστήματος. Στην περιοχή αυτή η TAG-1 απαιτείται για τη συσσώρευση των διαύλων καλίου, οι οποίοι εμπλέκονται στη σταδιακή επαναπόλωση της μεμβράνης έπειτα από την αγωγή μίας ηλεκτρικής ώσης. Ειδικότερα έχει βρεθεί πως σχηματίζει τριμερές σύμπλοκο με την πρωτεΐνη του άξονα Caspr2 και τους διαύλους καλίου στην εγγύς της παρακομβικής περιοχή. Η απουσία της οδηγεί σε αποδιοργάνωση της περιοχής αυτής με διάχυση των διαύλων καλίου όπως καταδεικνύουν μελέτες στο οπτικό και το ισχιακό νεύρο ομόζυγα μεταλλαγμένων Tag-1-/- μυών. Περαιτέρω μορφολογική ανάλυση του οπτικού νεύρου των Tag-1-/- μυών έδειξε πως υπάρχει υπομυελίνωση των νευρικών ινών και δραματική μείωση των μικρής διαμέτρου αξόνων που εντοπίζονται. Στο πρώτο μέρος της παρούσας εργασίας μελετάμε τη συμπεριφορά των Tag-1-/- ενήλικων μυών σε σύγκριση με τους αγρίου τύπου μύες, όπου διαπιστώνουμε ελλείμματα στις γνωστικές λειτουργίες της μάθησης και μνήμης καθώς και στον κινητικό συντονισμό. Στη συνέχεια, αναλύουμε τη μοριακή οργάνωση των εμμύελων ινών σε διάφορα τμήματα του Κ.Ν.Σ. των Tag-1-/- μυών, συμπεριλαμβανομένων των περιοχών που εμπλέκονται στις προαναφερθείσες συμπεριφορές. Αποδεικνύουμε, πως η απουσία της TAG-1 έχει σαν αποτέλεσμα αποδιοργάνωση της εγγύς της παρακομβικής περιοχής όλων των κεντρικών εμμύελων ινών, ανεξαρτήτως περιοχής και οδηγεί σε βράχυνση των μεσοκομβικών τμημάτων. Οι παραπάνω μοριακές διαταραχές πιθανά ευθύνονται για το συμπεριφορικό φαινότυπο των ομόζυγα μεταλλαγμένων μυών. Στο δεύτερο μέρος της παρούσας εργασίας θελήσαμε να διερευνήσουμε το ρόλο της γλοιακής TAG-1, απουσία της αξονικής πρωτεΐνης, στην οργάνωση της εγγύς της παρακομβικής περιοχής, στη μορφολογία του οπτικού νεύρου και τη συμπεριφορά των μυών. Η σημασία αυτής της μελέτης έγκειται στο γεγονός ότι η πρωτεΐνη TAG-1 είναι το μόνο γνωστό μόριο που εντοπίζεται στη μεμβράνη του γλοιακού κυττάρου στην εγγύς της παρακομβικής περιοχή και είναι υπεύθυνη για τη δημιουργία του μοριακού της συμπλόκου. Επιχειρήσαμε να διασώσουμε το φαινότυπο των Tag-1-/- μυών δημιουργώντας νέους διαγονιδιακούς μύες (Tag-1-/-;plpTg(rTag-1)), οι οποίοι εκφράζουν την πρωτεΐνη TAG-1 αποκλειστικά από τα κύτταρα γλοίας, ενώ απουσιάζει η ενδογενής έκφραση (από νευρικά και κύτταρα γλοίας). Φαινοτυπική ανάλυση των διαγονιδιακών ζώων σε σύγκριση με φυσιολογικά και Tag-1-/- έδειξε πως η έκφραση του μορίου TAG-1 μόνο από τα κύτταρα γλοίας είναι ικανή για τη δημιουργία και διατήρηση του συμπλόκου της εγγύς της παρακομβικής περιοχής στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Βιοχημική ανάλυση αποκάλυψε την άμεση αλληλεπίδραση της γλοιακής TAG-1 με τα μόρια Caspr2 και τους διαύλους καλίου που εντοπίζονται στον άξονα. Η μελέτη της μορφολογίας του οπτικού νεύρου των διαγονιδιακών μυών έδειξε πως η αποκλειστική έκφραση της TAG-1 από τα γλοιακά κύτταρα είναι ικανή και επαρκής για την πλήρη αποκατάσταση των ελλειμάτων που παρουσιάζουν οι Tag-1-/- μύες. Τέλος, συμπεριφορική ανάλυση των διαγονιδιακών ζώων αποκάλυψε πως η γλοιακή TAG-1 είναι σε θέση να διασώσει πλήρως τη συμπεριφορά των Tag-1-/- μυών, ενισχύοντας τη σημασία των αξονογλοιακών αλληλεπιδράσεων στη σωστή λειτουργία του νευρικού συστήματος.