| Περίληψη: | Η πρωτεΐνη ΒΜ88 είναι νευροειδική πρωτεΐνη με ευρεία κατανομή σε κύτταρα του κεντρικού και περιφερικού νευρικού συστήματος των θηλαστικών. O βιοχημικός χαρακτηρισμός του μορίου έδειξε ότι πρόκειται για διαμεμβρανική πρωτεΐνη που εντοπίζεται κυρίως στις μεμβράνες ενδοκυττάριων οργανιδίων (μιτοχόνδρια, ενδοπλασματικό δίκτυο) ενώ το μεγαλύτερο τμήμα του μορίου της προσανατολίζεται προς το κυτταρόπλασμα. Στο ενήλικο κεντρικό νευρικό σύστημα η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται σε νευρώνες ενώ δεν ανιχνεύεται σε γλοιοκύτταρα. Αναπτυξιακά, η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 ανιχνεύεται κατά την έναρξη της νευρογένεσης στον εγκέφαλο του αρουραίου ενώ τα επίπεδα της έκφρασή της αυξάνονται µε την ηλικία και παραµένουν υψηλά στο ενήλικο ζώο. Λειτουργικά πειράματα in vitro υπερέκφρασης της πρωτεΐνης ΒΜ88 συσχετίζουν την πρωτεΐνη ΒΜ88 με την έξοδο των κυττάρων από τον κυτταρικό κύκλο και την έναρξη της διαδικασίας διαφοροποίησής τους προς νευρωνικό φαινότυπο. Τα παραπάνω δεδομένα μας ώθησαν να μελετήσουμε την έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 κατά τη διαδικασία της νευρογένεσης και της διαφοροποίησης των νευρώνων in vivo, έτσι ώστε να διερευνήσουμε το ρόλο της κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου. Για το σκοπό αυτό επιλέξαμε ως σύστημα μελέτης τον αναπτυσσόμενο φλοιό του τελεγκεφάλου των τρωκτικών.
Αρχικά χαρτογραφήθηκε η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 στο φλοιό του αναπτυσσόμενου τελεγκεφάλου κατά την εμβρυϊκή ηλικία Ε14-Ε18 και πραγματοποιήθηκαν πειράματα διπλού ανοσοφθορισμού με αντισώματα έναντι της πρωτεΐνης ΒΜ88 και έναντι μαρτύρων του κυτταρικού πολλαπλασιασμού όπως είναι η κυκλίνη D1 (μάρτυρας της φάσης G2/M του κυτταρικού κύκλου) και το ανάλογο της θυμιδίνης BrdU (που ενσωματώνεται κατά τη φάση της αντιγραφής του DNA - φάση S του κυτταρικού κύκλου). Τα αποτελέσματα αυτών των πειραμάτων έδειξαν ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται τόσο στους διαφοροποιημένους νευρώνες, όσο και σε ενεργά πολλαπλασιαζόμενα προγονικά κύτταρα του αναπτυσσόμενου φλοιού του αρουραίου και του ποντικού.
Κατόπιν, διερευνήσαμε αν η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται κατά την περίοδο της νευρογένεσης ειδικά, σε προγονικά κύτταρα της γενεαλογίας των νευρώνων ή αν εκφράζεται και σε πρόδρομα κύτταρα της γλοιϊκής γενεαλογίας του τελεγκεφάλου. Για το σκοπό αυτό πραγματοποιήθηκαν διπλές και τριπλές ανοσοϊστοχημικές χρώσεις με αντισώματα έναντι της πρωτεΐνης ΒΜ88 και έναντι νευρωνικών ή γλοιΐκών μαρτύρων, σε συνδυασμό με αντισώματα έναντι μαρτύρων κυτταρικού πολλαπλασιασμού. Παρατηρήθηκε ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 εκφράζεται αποκλειστικά και μόνο σε κύτταρα της νευρωνικής γενεαλογίας και όχι σε πολλαπλασιαζόμενα ή διαφοροποιημένα κύτταρα της γλοιϊκής γενεαλογίας. Τα παραπάνω αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν από το γεγονός ότι η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 προσδιορίστηκε και σε νευροεπιθηλιακά κύτταρα του τύπου «ακτινωτής γλοίας» που σύμφωνα με την τρέχουσα αντίληψη, αποτελούν την πλειοψηφία του πληθυσμού των πρόδρομων νευρογενετικών κυττάρων του φλοιού κατά την εμβρυϊκή ηλικία Ε14-Ε18. Αργότερα μόνο, τα κύτταρα αυτά θα αποτελέσουν προδρόμους της γλοιϊκής γενεαλογίας, και συγκεκριμένα μετά τη 18η εμβρυϊκή ημέρα και κατά τις πρώτες ημέρες μετά τη γέννηση.
Στη συνέχεια πραγματοποιήθηκαν συνδυαστικά πειράματα σήμανσης των πρόδρομων κυττάρων του εγκεφάλου με δύο διαφορετικούς μάρτυρες της φάσης S του κυτταρικού κύκλου, με τα οποία έγινε εφικτή η παρακολούθηση in vivo, και για το διάστημα 12 και 24 ωρών, του πολλαπλασιασμού, της μετανάστευσης και της διαφοροποίησης μιας ομάδας πρόδρομων νευρικών κυττάρων. Τα πειράματα αυτά οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 σχετίζεται με τις ασύμμετρες κυτταρικές διαιρέσεις, η εμφάνιση των οποίων σηματοδοτεί την έναρξη της νευρογένεσης στο φλοιό και την εμφάνιση των πρώτων μεταμιτωτικών νευρώνων. Έτσι, φαίνεται ότι η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 στα πρόδρομα νευρογενετικά κύτταρα προκαλεί την έξοδό τους από τον κυτταρικό κύκλο.
Η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 μελετήθηκε και στον εγκέφαλο του ενήλικου αρουραίου όπου εντοπίστηκε, εκτός από τους ώριμους νευρώνες, και στα πρόδρομα κύτταρα του πρόσθιου μεταναστευτικού τόξου (RMS) όπου λαμβάνει χώρα η δευτερογενής νευρογένεση. Το αποτέλεσμα αυτό έρχεται σε συμφωνία με τις προηγούμενες παρατηρήσεις μας και συνδέουν επιπλέον την έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 με τη διαδικασία της νευρογένεσης στον ενήλικο εγκέφαλο.
Τέλος, μελετήσαμε τόσο την έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 όσο και τα επίπεδα μεταγραφής του γονιδίου ΒΜ88 στον αναπτυσσόμενο εγκεφαλικό φλοιό ποντικών που φέρουν τη μετάλλαξη Small eye (ποντίκια Sey/Sey). Στα ποντίκια αυτά δεν είναι λειτουργικό το γονίδιο Pax6 που είναι υπεύθυνο για την επαγωγή της νευρογένεσης στο ραχιαίο μέρος του τελεγκεφάλου. Έτσι, ο αριθμός των νευρώνων που παράγονται στο φλοιό αυτών των μεταλλαγμένων ποντικών είναι ελαττωμένος στο μισό από αυτόν που συναντάμε στα ποντίκια φυσικού τύπου. Όπως αναμενόταν, παρατηρήθηκε ότι τόσο η έκφραση της πρωτεΐνης ΒΜ88 όσο και τα επίπεδα μεταγραφής του γονιδίου ΒΜ88 είναι μειωμένα στα ποντίκια Sey/Sey.
Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της εργασίας μας έδειξαν ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 χαρακτηρίζει τη γενεαλογία των νευρώνων από τα πρόδρομα εμβρυϊκά κύτταρα μέχρι τους ώριμους νευρώνες και επομένως αποτελεί ένα νέο μάρτυρα της νευρωνικής γενεαλογίας. Επιπλέον, δείξαμε ότι η πρωτεΐνη ΒΜ88 συγκεντρώνει τις απαραίτητες ιδιότητες που χαρακτηρίζουν ένα «νευρογενετικό παράγοντα». Συγκεκριμένα: α) εκφράζεται τόσο στους διαφοροποιημένους νευρώνες όσο και σε ενεργά πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα της νευρωνικής γενεαλογίας, β) δεν εκφράζεται σε πρόδρομα κύτταρα της γλοιϊκής γενεαλογίας, γ) εκφράζεται σε πρόδρομα κύτταρα νευρώνων κατά τη διάρκεια της νευρογένεσης στο ενήλικο άτομο και τέλος δ) η έκφρασή της μειώνεται σε ζώα που φέρουν μεταλλάξεις οι οποίες έχουν ως αποτέλεσμα την εμφάνιση ελαττωματικής νευρογένεσης.
Η κατανομή της πρωτεΐνης ΒΜ88 κατά την ανάπτυξη του εγκεφάλου καθώς και ο εντοπισμός της σε βλαστικά κύτταρα του ενήλικου εγκεφάλου, η συσχέτιση της έκφρασης του μορίου με τις ασύμμετρες νευρογενετικές κυτταρικές διαιρέσεις καθώς και η χαρακτηριστική αύξηση των επιπέδων έκφρασης της πρωτεΐνης ΒΜ88 κατά τη μετάβαση των προγονικών κυττάρων σε διαφοροποιημένους νευρώνες, όλα συνηγορούν για τη συμμετοχή του μορίου στις διαδικασίες της εξόδου από τον κυτταρικό κύκλο και τη διαφοροποίηση των νευρώνων in vivo. Οι παρατηρήσεις αυτές, όχι μόνον είναι συμβατές με προηγούμενα πειραματικά δεδομένα όσον αφορά τον προσδιορισμό του ρόλου της πρωτεΐνης σε in vitro βιολογικά συστήματα, αλλά δημιουργεί ενδιαφέρουσες προοπτικές για την αξιοποίηση της πρωτεΐνης ΒΜ88 σε θεραπευτικές προσεγγίσεις για την αντιμετώπιση νευροεκφυλιστικών ασθενειών ή/και τραυματισμών του εγκεφάλου.
|
|---|
