Bilim insanları, beyin hücrelerinin elektrik sinyallerini taşıyan yapılarında yeni bir keşif yaparak, sinir iletiminin daha farklı olduğunu ortaya çıkardı.
Nano inciler 70 yıllık yanılgıyı çürüttü
Sinir hücreleri arasındaki elektrik sinyallerini taşıyan aksonların (nöronların uzantıları) sabit çaplı ve düzenli bir yapıya sahip olduğu uzun süredir kabul edilen klasik model, yeni bir araştırmayla sorgulanıyor.
Johns Hopkins Tıp Fakültesi’nden bilim insanları, aksonların “nano inci” olarak adlandırılan çıkıntılarla bezenmiş bir yapıya sahip olduğunu keşfetti. Bu yapının, elektrik sinyallerinin iletim hızını doğrudan etkilediği ortaya konuldu.
Araştırmada, plazma zarında bulunan kolesterolün (hücre zarının temel bileşeni ve akışkanlığını düzenleyen madde) nano incilerin boyutlarını ve yapılarını belirlediği tespit edildi.
Kolesterol seviyelerindeki değişimlerin, sinyallerin hızını artırıp yavaşlatarak aksonların dinamik bir yapı kazandığını gösterdiği vurgulandı. Bu bulgular, sinir hücrelerindeki elektrik iletiminin sabit olmadığını ortaya koydu.
1950’lerde Alan Hodgkin ve Andrew Huxley, mürekkep balığı aksonları üzerinde çalışarak bu yapıları sabit çaplı silindirler olarak nitelendirmişti. Ancak günümüzde kullanılan kriyo-elektron mikroskopisi (dondurarak sabitleme yöntemiyle hücre yapısını inceleyen teknoloji) gibi yeni yöntemler, aksonların sabit değil, dinamik bir yapıya sahip olduğunu gösterdi.
Nano inci yapıları, elektrik sinyallerini fiziksel durdurma, elektriksel çekim (zıt yüklü parçacıkların birbirini çekmesi) ve moleküller arası bağlarla kontrol ediyor. Bu incilerin yapısındaki değişimler, sinyal hızında dar alanlarda yavaşlama, geniş alanlarda hızlanma gibi farklılıklara yol açıyor. Bu da aksonların sadece bilgi taşıyan sabit yapılar değil, esnek bir sistem olduğunu gösteriyor.
Araştırmada, kriyo-elektron mikroskopisi sayesinde nano incilerin doğal yapısı detaylı bir şekilde incelendi. Çalışma, zarın mekanik özelliklerinin (gerilme ve esneklik) akson yapısını nasıl şekillendirdiğini ortaya koydu. Osmotik basınç (çözelti konsantrasyonlarının yarattığı basınç) ve zar gerginliği gibi biyofiziksel faktörlerin, incilerin boyutunu ve yapısını etkilediği belirlendi.
Araştırmacılar, bu bulguların Alzheimer gibi kolesterol düzenlemesiyle bağlantılı hastalıkların mekanizmalarını anlamada önemli bir katkı sağlayabileceğini belirtti. Kolesterol seviyelerindeki bozuklukların, sinyal iletiminde kesintilere neden olarak aksonal ölümlere yol açabileceği ifade edildi. Bu keşfin, nörolojik hastalıkların önlenmesi ve tedavisinde yeni yollar açması bekleniyor.
Kaynak: Nature Neuroscience
