Northwestern Medicine pētnieku vadīts pētījums, kas publicēts žurnālā Science Advances, liecina, ka dopamīna ietekme uz kustībām ir sarežģītāka, nekā tradicionāli uzskatīts. Darba vadītājs ir D. James Surmeier, Nathan Smith Davis profesors un neirozinātnes katedras vadītājs. Pētījumā atklāta negaidīta atbalsta šūnu jeb astrocītu loma dopamīna signālu regulēšanā un iezīmēti potenciāli jauni terapeitiskie mērķi Parkinsona slimības gadījumā.

Līdz šim galvenā uzmanība parasti pievērsta striatumam — smadzeņu reģionam, ko tradicionāli uzskata par galveno dopamīna ietekmes vietu kustību kontrolē. Tomēr pētnieki konstatēja, ka kustību laikā dopamīns darbojas arī citā svarīgā kustību kontroles centrā — substantia nigra pars reticulata jeb SNr. Šajā apvidū dopamīns ietekmē nervu aktivitāti, izmantojot astrocītus.

Pētījuma rezultāti iegūti eksperimentos ar peļu smadzeņu audu šķēlītēm. Zinātnieki pētīja, kā dopamīns ietekmē saziņu bazālo gangliju tīklā — smadzeņu reģionu kopumā, kam ir būtiska nozīme kustību kontrolē un kuru stipri skar Parkinsona slimība. Sākotnēji komanda vēlējās pārbaudīt iepriekš izdarītus secinājumus par dopamīna ietekmi uz inhibējošiem signāliem, taču eksperimentos atklāja negaidītu parādību.

Dopamīns var pastiprināt SNr neironu aktivitāti

“Kā tas bieži notiek, mūsu eksperimenti noveda pie negaidītiem atklājumiem,” sacīja pētījuma vecākais autors Surmeiers. Viņš norādīja, ka viens no pārsteidzošākajiem novērojumiem bija dopamīnerģisko receptoru aktivizēšanas izraisītais substantia nigra pars reticulata neironu izlādes biežuma pieaugums.

Vairākas desmitgades dominējošais modelis paredzēja, ka dopamīns kustības galvenokārt veicina, nomācot aktivitāti SNr reģionā. Jaunie dati liecina, ka noteiktos apstākļos var notikt pretējais. Izmantojot optoģenētiskas metodes un elektrofizioloģiskus ierakstus, pētnieki atklāja, ka dopamīns nomāc cita neirotransmitera — GABA — nodrošinātu inhibīcijas veidu.

GABA avots izrādījās noteikta dopamīnu ražojošo neironu apakšgrupa, savukārt astrocīti regulēja to, cik ilgi šis signāls saglabājas apkārtējā vidē. Precīzāk, dopamīns stimulēja astrocītus pastiprināt GABA uzņemšanu. Tādējādi inhibējošā ietekme samazinājās un SNr neironi varēja izdalīt impulsus ātrāk.

“Visnegaidītākais atklājums bija tas, ka substantia nigra pars compacta neironu dendrītu dopamīna izdalīšanās atdarināšana paātrināja SNr neironu izlādes biežumu, liecinot, ka klasiskais modelis par to, kā tiek kodētas kustības, nebija gluži pareizs,” sacīja Surmeiers. Viņš piebilda, ka eksperimenti skaidri parādīja astrocītu nozīmi bazālo gangliju shēmu regulēšanā.

GABA var būt saistīts arī ar dopamīna neironu metabolismu

Pētījumā atklātas arī pazīmes, ka dopamīnu ražojošie neironi GABA var izmantot neparastā veidā. Pētnieki secināja, ka šo neironu izdalītais GABA, iespējams, ir saistīts ar šūnu enerģijas metabolismu. Ja enerģijas patēriņš pieaug, neironi var izmantot GABA kā alternatīvu enerģijas avotu, nevis to izdalīt.

“Mēs patiešām spējām parādīt, ka GABA, kas tika sintezēts dopamīnerģiskajos neironos, varēja tikt izmantots kā alternatīvs degvielas avots šo šūnu mitohondriju enerģijas ražotnēm,” sacīja Surmeiers. Pēc viņa teiktā, izdalītā GABA daudzums atspoguļoja dopamīnerģisko neironu vielmaiņas stāvokli.

Iespējami jauni Parkinsona slimības ārstēšanas mērķi

Atklājumi sniedz jaunu ieskatu smadzeņu darbības pamatmehānismos un var būt nozīmīgi Parkinsona slimības izpētē. Šīs slimības simptomi rodas, deģenerējoties dopamīnu ražojošajiem neironiem, tomēr arvien vairāk pētījumu liecina, ka slimību nevar izskaidrot tikai ar dopamīna zudumu striatumā. Jaunais darbs papildina šos pierādījumus, izceļot dopamīna signālu nozīmi SNr reģionā.

“Manuprāt, galvenais secinājums un nozīmīgākā darba ietekme ir tā, ka mūsu modeļi par to, kā bazālie gangliji un jo īpaši dopamīns regulē kustības, ir būtiski jāpārskata,” sacīja Surmeiers.

Pēc pētnieka teiktā, šāda modeļa pārskatīšana varētu pavērt jaunus ārstēšanas virzienus. Pašreizējās terapijas un jaunās gēnu terapijas lielākoties koncentrējas uz dopamīna funkcijas atjaunošanu striatumā. Taču jaunie rezultāti liecina, ka terapeitiski izdevīga varētu būt arī iedarbība uz substantia nigra pars reticulata. Šis reģions ir daudz mazāks un tādēļ potenciāli vieglāk ietekmējams.

“Tas rada arī terapeitiskas sekas, jo parāda, ka striatums nav vienīgā vieta, kur mēs varam iejaukties un panākt pozitīvu ārstniecisku ietekmi,” sacīja Surmeiers. Vienlaikus būs nepieciešami papildu pētījumi, lai noskaidrotu, vai atklājumus iespējams pārvērst konkrētās ārstēšanas metodēs. Pētījums piedāvā jaunu ietvaru, lai izprastu, kā dopamīns veido kustību kontroli un kā šie mehānismi tiek izjaukti Parkinsona slimības gadījumā.

“Dažkārt tieši negaidītais izrādās pētījumā visinteresantākais un svarīgākais,” sacīja Surmeiers.

Pētījuma autori ir DeNard V. Simmons un kolēģi. Darbs “Astrocytes mediate the dopaminergic modulation of tonic GABAergic signaling in substantia nigra” publicēts žurnālā Science Advances 2026. gadā. DOI: 10.1126/sciadv.adq8840.