Tế bào glia NG2 có tác dụng bảo vệ chống lại nhiễm độc thần kinh và thoái hóa thần kinh
Các bệnh thoái hóa thần kinh, bao gồm bệnh Alzheimer (AD) và bệnh Parkinson (PD) là những tình trạng bệnh lý gây suy nhược nghiêm trọng do sự kết hợp của các yếu tố di truyền và môi trường. Các nghiên cứu khám phá nền tảng thần kinh của những căn bệnh này và cách cơ thể con người thường phản ứng để ngăn ngừa thoái hóa thần kinh có thể giúp đưa ra các chiến lược phòng ngừa và điều trị hiệu quả hơn.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Zurich và Bệnh viện Đại học Karolinska ở Solna đã thực hiện một nghiên cứu trên chuột nhằm mục đích hiểu rõ hơn về vai trò của tế bào glia NG2, một loại tế bào thần kinh đệm trong hệ thần kinh trung ương, do prion gây ra trong quá trình thoái hóa thần kinh. Bệnh Prion là một loại bệnh thoái hóa thần kinh, trong đó nhiễm độc thần kinh gây ra do sự tích tụ bất thường của một loại protein gọi là prion. Phát hiện của các nhà nghiên cứu, được công bố trên tạp chí Nature Neuroscience, cho thấy NG2 glia bảo vệ chống lại nhiễm độc thần kinh và thoái hóa thần kinh liên quan đến sự tích tụ prion này. Ngoài ra, chúng còn cung cấp cái nhìn sâu sắc về cơ chế mà qua đó các tế bào này có thể làm giảm quá trình thoái hóa thần kinh.
Trao đổi với Medical Xpress, Yingjun Liu, đồng tác giả của bài báo cho biết: “Tôi quan tâm đến NG2 glia từ nhiều năm trước khi tôi đang nghiên cứu các cơ chế điều hòa tình trạng viêm trong hệ thần kinh trung ương. Chúng tôi biết rằng hệ thống miễn dịch là hệ thống bảo vệ quan trọng cho cơ thể chống lại nhiễm trùng và bệnh tật. Tuy nhiên, nó cần được kiểm soát chặt chẽ vì phản ứng miễn dịch quá mức có thể gây hại cho các mô bình thường".
Các loại tế bào chuyên biệt ở các cơ quan ngoại vi - các bộ phận cơ thể phản ứng với những thay đổi của môi trường - được biết là góp phần giải quyết tình trạng viêm nhanh chóng sau khi loại bỏ mầm bệnh xâm nhập hoặc các mô bị tổn thương.
Điều đáng ngạc nhiên là các nhà khoa học thần kinh vẫn chưa xác định được các tế bào chuyên biệt tương tự trong hệ thần kinh trung ương, mặc dù đã có báo cáo về tính nhạy cảm của tế bào thần kinh với các chất trung gian miễn dịch được giải phóng trong quá trình viêm thần kinh.
Liu cho biết: “Tôi nghi ngờ rằng NG2 glia có thể hoạt động như một loại tế bào như vậy vì chúng có thể phản ứng với các kích thích miễn dịch nhanh như các tế bào miễn dịch cổ điển trong hệ thần kinh trung ương như microglia nhưng không giải phóng các yếu tố thúc đẩy phản ứng viêm”. "Ngoài ra, các nghiên cứu trước đây đã quan sát thấy những thay đổi có thể xảy ra của NG2 glia trong não của những bệnh nhân bị ảnh hưởng bởi các bệnh thần kinh khác nhau. Tuy nhiên, chúng có thể ảnh hưởng như thế nào đến sự tiến triển của bệnh vẫn chưa rõ ràng".
Việc xác định các tế bào bảo vệ hệ thần kinh trung ương chống lại nhiễm độc thần kinh không giúp hiểu được nền tảng của các bệnh thoái hóa thần kinh cụ thể. Tuy nhiên, nó có thể giúp đưa ra các biện pháp can thiệp trị liệu mới để chữa trị hoặc ngăn ngừa những căn bệnh này.
Liu cho biết, vài năm trước, họ đã phát triển được các phương pháp loại bỏ hiệu quả NG2 glia khỏi các lát não nuôi cấy và mô não của mô hình động vật và phát hiện ra rằng NG2 glia thực sự đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì trạng thái microglia cân bằng nội môi trong não khỏe mạnh. Trong nghiên cứu hiện tại, với sự trợ giúp của các phương pháp này, họ đã nghiên cứu sâu hơn về vai trò của NG2 glia trong điều kiện bệnh lý bằng cách điều khiển chúng trong bối cảnh bệnh prion, một nhóm bệnh rối loạn não gây tử vong có thể giết chết bệnh nhân trong vòng vài tháng.
Nghiên cứu gần đây của Liu và các đồng nghiệp đã khám phá cụ thể vai trò của NG2 glia trong sự xuất hiện của các bệnh prion thoái hóa thần kinh. Prion là các protein được tìm thấy trong tự nhiên có cùng trình tự axit amin với một số protein bình thường có rất nhiều trong não. Về cơ bản, điều này có nghĩa là prion và một số protein 'bình thường' được mã hóa bởi cùng một đoạn ADN trong bộ gen của con người. Liu giải thích: “Tuy nhiên, các prion được gấp lại một cách bất thường ở dạng 3D so với các bản sao bình thường của chúng và có khả năng biến các bản sao bình thường của chúng thành các dạng bệnh lý. Trên thực tế, nhiều bệnh về não, bao gồm cả những bệnh rất phổ biến như bệnh Alzheimer, đều do các cơ chế gây bệnh tương tự gây ra. Trong các thí nghiệm của chúng tôi, chúng tôi đã mô phỏng các bệnh prion bằng hai hệ thống thí nghiệm".
Trong thiết lập thử nghiệm đầu tiên của họ, Liu và các đồng nghiệp của ông đã cho prion tiếp xúc với các lát não được bảo quản và duy trì “sống” cho nó trong lồng ấp. Trong vòng vài tuần, các prion gây ra những thay đổi bệnh lý giống như những thay đổi mà người ta có thể quan sát thấy trong não của những bệnh nhân được lấy mẫu cấy này. Liu cho biết: “Hệ thống này cho phép chúng tôi kiểm tra các giả thuyết khoa học và phương pháp điều trị tiềm năng một cách nhanh chóng”.
Trong thí nghiệm thứ hai, các nhà nghiên cứu đã cho chuột tiếp xúc với prion, gây ra một 'căn bệnh' tương tự bệnh prion ở người, với diễn biến bệnh tương tự. Điều này cho phép họ kiểm tra các giả thuyết của mình và đánh giá các phương pháp điều trị tiềm năng ở động vật có vú còn sống có những điểm tương đồng với con người. Liu cho biết: “Chúng tôi đã loại bỏ NG2 glia khỏi cả hai hệ thống mô hình (tức là các lát não và chuột) và so sánh chúng với các hệ thống mô hình có NG2 glia còn nguyên vẹn về sự phát triển của các quá trình liên quan đến bệnh tật. Chúng tôi phát hiện ra rằng các quá trình bệnh tật, đặc biệt là cái chết của các tế bào thần kinh sau khi tiếp xúc với prion, tăng tốc mạnh khi NG2 glia vắng mặt. Điều này cho thấy rằng những tế bào NG2 glia này đang bảo vệ chúng ta chống lại căn bệnh này”.
Liu và các đồng nghiệp của ông cũng tiến hành phân tích để xác nhận thêm những phát hiện của họ, đặc biệt là loại bỏ NG2 glia khỏi cả mô và chuột. Họ phát hiện ra rằng việc loại bỏ các tế bào này đã tăng cường quá trình sinh học ở microglia (tế bào miễn dịch trong não), chịu trách nhiệm sản xuất một phân tử lipid có tên là prostaglandin E2.
Các nghiên cứu trước đây đã phát hiện ra rằng mức độ prostaglandin E2 cao hơn trong não của bệnh nhân mắc bệnh prion, mặc dù mối liên quan của mức độ prostaglandin E2 cao hơn với sự tiến triển của bệnh là không rõ ràng. Vì vậy, tiếp theo đó họ đã nghiên cứu xem việc tăng cường sản xuất prostaglandin E2 sau khi loại bỏ NG2 glia trong các mô hình bệnh prion có thể liên quan như thế nào đến tỉ lệ chết của tế bào thần kinh
Các nhà nghiên cứu quan sát thấy phân tử lipid prostaglandin E2 có thể liên kết với một loại protein có tên EP4 trên bề mặt tế bào thần kinh, bắt đầu một quá trình truyền tín hiệu độc hại mà cuối cùng nó giết chết các tế bào thần kinh, làm gián đoạn hoạt động bình thường của não. Liu cho biết: “Đầu tiên, chúng tôi phát hiện ra rằng NG2 glia trong các bệnh prion có tác dụng bảo vệ thần kinh. Sau đó, chúng tôi cũng phát hiện ra rằng NG2 glia có chức năng ức chế sinh tổng hợp prostaglandin E2 trong microglia. Thứ ba, chúng tôi phát hiện ra rằng việc sản xuất quá nhiều prostaglandin E2 trong não tăng cường tiêu diệt tế bào thần kinh do prion liên kết với thụ thể EP4 trên bề mặt tế bào thần kinh".
Nhìn chung, các kết quả đã nêu bật tác dụng bảo vệ của NG2 glia chống lại sự thoái hóa thần kinh do prion gây ra, vì các tế bào này được phát hiện là có khả năng ức chế tác dụng độc hại của prostaglandin E2. Trong tương lai, công việc của họ có thể góp phần phát triển các phương pháp điều trị mới cho bệnh prion và các dạng thoái hóa thần kinh tương tự khác.
