O echipă de cercetători condusă de Ana Domingos de la Instituto Gulbenkian de Ciencia (IGC, Portugalia), a dezvoltat o nouă tehnică genetică care permite eliminarea neuronilor specifici ai sistemului nervos periferic fără a afecta creierul. Folosind această nouă tehnică la șoareci, cercetătorii au putut studia funcția neuronilor care inervează țesutul adipos și au văzut că eliminarea lor are ca rezultat creșterea rapidă a greutății șoarecilor. Publicată pe 3 aprilie în Nature Communications, această tehnică deschide noi căi pentru studiul multor boli legate de sistemul nervos periferic și de alte celule din afara creierului.

Interesat de studierea mecanismelor neurobiologice care stau la baza obezității, laboratorul Domingos a descoperit recent un set de neuroni care inervează țesutul adipos și a demonstrat că activarea directă a acestor neuroni arde grăsimea. Echipa a vrut acum să vadă dacă șoarecii s-au îngrășat în absența acelorași neuroni periferici. Echipa lui Domingos căuta modalități de a-și identifica neuronii de interes fără a afecta neuroni similari care există și în creier.

eliminarea

Figura: Pachete nervoase disecate din țesutul adipos al șoarecilor. Colorate în portocaliu sunt neuronii responsabili de menținerea unei adipozități normale. Credite: Roksana Pirzgalska, IGC.

Pentru a realiza acest lucru, laboratorul Domingos a colaborat cu chimistul Gonçalo Bernardes de la Instituto de Medicina Molecular (IMM, Portugalia) și Universitatea Cambridge pentru a dezvolta o tehnică nouă. Echipa de cercetare a modificat un instrument molecular utilizat pe scară largă, care se bazează pe utilizarea toxinei difterice. Această toxină ucide doar celulele care conțin receptorul său, pe care șoarecii nu îl au de obicei, cu excepția cazului în care este introdus artificial în celule specifice pe care oamenii de știință doresc să le studieze. Echipa a introdus genetic receptorul toxinei difterice în neuronii care inervează grăsimea șoarecilor, ceea ce ar face apoi neuronii susceptibili la acțiunea mortală a toxinei. Cu toate acestea, ingineria genetică a plasat, de asemenea, receptorul toxinei difterice în alți neuroni din creier pe care cercetătorii nu au vrut să îi elimine. „Problema este că toxina difterică poate traversa bariera hematoencefalică. Prin urmare, nu am putea folosi acest instrument molecular pentru a elimina neuronii periferici fără a afecta neuronii similari care există și în creier ”, explică Ana Domingos.

Pentru a face față acestei probleme, echipa de cercetare a decis să modifice chimic toxina difterică, mărind dimensiunea acesteia și, prin urmare, limitându-i accesul la creier. „Moleculele mari tind să nu pătrundă în creier, așa că am făcut toxina mai mare”, explică în continuare Ana Domingos.

Ines Mahu, doctorandă în laboratorul Domingos și autor al acestui studiu, descrie rezultatele lor: „Am reușit să eliminăm neuronii din țesutul adipos al șoarecilor, fără a afecta creierul. Când am comparat șoareci cu sau fără acei neuroni periferici, am observat un comportament alimentar similar. Cu toate acestea, șoarecii cărora le lipseau neuronii simpatici s-au îngrășat foarte repede. ” „Nu am văzut niciodată animale care se îngrășau atât de repede”, adaugă Mafalda Pereira, autorul principal al acestui studiu, care a fost masterand la IGC și este în prezent doctorand la Institutul Max Planck pentru Cercetarea Metabolismului din Köln, Germania.

„Această nouă tehnică ne-a permis să verificăm importanța neuronilor care inervează țesutul adipos pentru a menține o adipozitate normală. Dar, cel mai important, depășește posibilele efecte secundare din creier care ar putea rezulta din limitările tehnicii anterioare. Acum putem efectua ablația genetică în afara creierului și putem studia funcția multor celule periferice nu numai pentru obezitate, ci și pentru alte câteva boli ”, subliniază Ana Domingos.

Această lucrare a fost realizată la Instituto Gulbenkian de Ciência, în colaborare cu cercetători de la Instituto de Medicina Molecular (Portugalia), Universitatea din Santiago de Compostela (Spania), Universitatea Rockefeller (SUA), Universitatea Yale (SUA) și Universitatea din Cambridge (REGATUL UNIT).