Εντοπίστηκε νέος μηχανισμός που ανοίγει τον δρόμο για τη διάγνωση και τη θεραπεία της κατάθλιψης

Το χρόνιο άγχος μπορεί να επαναπρογραμματίσει τον εγκέφαλο, προκαλώντας διάφορα προβλήματα ψυχικής υγείας. Τώρα, επιστήμονες εκτιμούν ότι μια μικρή διαδικασία προσθήκης ζάχαρης μπορεί να λειτουργεί ως «διακόπτης» για την κατάθλιψη, προσφέροντας νέες γνώσεις για τις διαταραχές της διάθεσης και ανοίγοντας έναν νέο δρόμο για τη θεραπεία τους.

Ερευνητές από το Ινστιτούτο Βασικής Έρευνας της Νότιας Κορέας (IBS) διαπίστωσαν ότι το παρατεταμένο άγχος αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι πρωτεΐνες στον μεσαίο προμετωπιαίο φλοιό (mPFC) επικαλύπτονται με σιαλικό οξύ – ένα μόριο ζάχαρης που επηρεάζει τις επιφανειακές ιδιότητες των νευρώνων. Αυτές οι αλυσίδες σακχάρων, που ονομάζονται γλυκάνες, προστίθενται μετά τη σύνθεση των πρωτεϊνών μέσω μιας διαδικασίας γνωστής ως γλυκοζυλίωση. Η διαδικασία αυτή έχει μελετηθεί κυρίως ως προς την επίδρασή της στην ανάπτυξη καρκίνου και, πιο πρόσφατα, στη νευροεκφύλιση.

Ένας τύπος γλυκοζυλίωσης είναι η O-γλυκοζυλίωση, όπου τα σάκχαρα συνδέονται με άτομα οξυγόνου σε συγκεκριμένα αμινοξέα μιας πρωτεΐνης. Αυτή η μοριακή «επικάλυψη ζάχαρης» βοηθά στη ρύθμιση του τρόπου με τον οποίο οι νευρώνες συνδέονται και επικοινωνούν μεταξύ τους. Μέχρι πρόσφατα, αυτή η διαδικασία είχε αγνοηθεί στην έρευνα για την ψυχική υγεία, αλλά πλέον οι επιστήμονες διαπιστώνουν ότι το άγχος μπορεί να διαταράξει τα μοτίβα αυτά σακχάρων, επηρεάζοντας την «κανονική» επικοινωνία μεταξύ των εγκεφαλικών κυττάρων.

Η μελέτη

Στη συγκεκριμένη μελέτη, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ένα μόνο ένζυμο, το St3gal1, εκτελεί το τελικό στάδιο της «επικάλυψης με ζάχαρη» στη διαδικασία. Αυτό το μικρό αλλά καθοριστικό βήμα, επηρεάζει τόσο τη διάρκεια ζωής των πρωτεϊνών όσο και την αλληλεπίδρασή τους στις συνάψεις – και όταν αποτυγχάνει, φαίνεται να οδηγεί σε συμπεριφορές που μοιάζουν με κατάθλιψη.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υψηλής απόδοσης φασματομετρία μάζας για να χαρτογραφήσουν τα μοτίβα της O-γλυκοζυλίωσης σε εννέα περιοχές του εγκεφάλου υγιών ποντικών. Κάθε περιοχή έφερε μια μοναδική «υπογραφή ζάχαρης», αντανακλώντας το ιδιαίτερο κυτταρικό της σχέδιο. Όταν η ομάδα συνέκρινε αυτά τα μοτίβα με εκείνα ποντικών που είχαν υποστεί χρόνια πίεση, βρήκαν σημαντικές διαφορές στον προμετωπιαίο φλοιό, μια περιοχή που συνδέεται με τη ρύθμιση της διάθεσης. Εκεί, το στρες προκάλεσε αξιοσημείωτη μείωση στο τελικό βήμα της O-γλυκοζυλίωσης και αντίστοιχη πτώση της έκφρασης του St3gal1.

Η απενεργοποίηση του St3gal1 σε υγιή ποντίκια προκάλεσε συμπτώματα κατάθλιψης, όπως απώλεια κινήτρου και αυξημένο άγχος. Αντίθετα, η αύξηση του St3gal1 σε ποντίκια που βίωσαν στρες μείωσε αυτά τα συμπτώματα. Αυτό έδειξε ότι το ένζυμο παίζει καθοριστικό ρόλο στο πώς το στρες προκαλεί αλλαγές στον εγκέφαλο που μοιάζουν με κατάθλιψη. Η ομάδα διαπίστωσε επίσης ότι το St3gal1 βοηθά στη διατήρηση των «ετικετών ζάχαρης» στην πρωτεΐνη νευρεξίνη-2, η οποία υποστηρίζει την επικοινωνία μεταξύ νευρώνων. Στα ποντίκια που βίωσαν στρες, αυτές οι ετικέτες χάθηκαν – μαζί με τ φυσιολογική νευρωνική σηματοδότηση – αλλά η αποκατάσταση του St3gal1 τις επανέφερε.

«Η μελέτη αυτή δείχνει ότι η μη φυσιολογική γλυκοζυλίωση στον εγκέφαλο συνδέεται άμεσα με την έναρξη της κατάθλιψης. Παρέχει μια σημαντική βάση για την αναγνώριση νέων διαγνωστικών δεικτών και θεραπευτικών στόχων πέρα από τους νευροδιαβιβαστές» δήλωσε η ερευνήτρια Μπογιούνγκ Λι.

Αν και τα ευρήματα επαληθεύτηκαν μόνο σε αρσενικά ποντίκια και τα ανθρώπινα νευρωνικά δίκτυα είναι πολύ πιο πολύπλοκα – προσφέρουν μια νέα οπτική για την έρευνα και τη θεραπεία της κατάθλιψης. Πολλά τρέχοντα αντικαταθλιπτικά δρουν στη σεροτονίνη, αυξάνοντας τα επίπεδά της ή τροποποιώντας τη σηματοδότηση, αλλά υπάρχουν αυξανόμενα στοιχεία ότι δεν πρόκειται απλώς για «έλλειψη σεροτονίνης».

«Η κατάθλιψη επιφέρει σημαντικό κοινωνικό βάρος, αλλά οι τρέχουσες θεραπείες παραμένουν περιορισμένες», πρόσθεσε ο Τζάστιν Λι, διευθυντής του IBS. «Αυτό το επίτευγμα θα μπορούσε να επεκταθεί όχι μόνο στη θεραπεία της κατάθλιψης αλλά και σε άλλες ψυχικές ασθένειες, όπως το μετατραυματικό στρες και η σχιζοφρένεια, ανοίγοντας τον δρόμο για ευρύτερες θεραπευτικές στρατηγικές» σημείωσε.

Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι τα θηλυκά ποντίκια που βίωσαν χρόνιο στρες εμφάνισαν συμπεριφορικές αλλαγές χωρίς να υπάρξει αλλαγή στα επίπεδα του St3gal1, υποδηλώνοντας ότι αρσενικά και θηλυκά μπορεί να χρησιμοποιούν διαφορετικούς μοριακούς μηχανισμούς για την αντιμετώπιση του άγχους. Αυτό το εύρημα ανοίγει νέες προοπτικές έρευνας για τους επιστήμονες.

Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Science Advances.