Hermokasvutekijä GDNF on aivojen dopamiinihermosolujen toiminnan merkittävä fysiologinen säätelijä

Dopamiinihermosoluilla on keskeinen rooli toiminnanohjauksessa, oppimisessa sekä liikkeiden säätelyssä. Hermokasvutekijä GDNF (glial cell line-derived neurotrophic factor) tunnetaan parhaiten sen poikkeuksellisesta kyvystä suojella dopamiinihermosoluja vaurioilta, minkä vuoksi se on tällä hetkellä kliinisissä kokeissa Parkinsonin tautia sairastavilla potilailla. Tästä huolimatta endogeenisen, eli aivojemme itse tuottaman, GDNF:n merkitys dopamiinijärjestelmien säätelyssä tunnetaan yhä huonosti. Dosentti Jaan-Olle Andressoo Biotekniikan instituutista on kehittänyt uusia GDNF:n suhteen muuntogeenisiä hiiriä, joita tutkimalla on saatu huomattavasti aiempaa luotettavampaa tietoa fysiologisesta GDNF:stä. Tutkimukset on tehty läheisessä yhteistyössä professori Mart Saarman sekä farmakologian dosentti Petteri Piepposen tutkimusryhmien kanssa.

Uudet tutkimustulokset osoittavat aivojen itse tuottaman GDNF:n säätelevän dopamiinin takaisinottoa hermosoluihin. Hiirillä, joilta GDNF puuttui aivoista täysin, dopamiinin kuljetus takaisin hermopäätteisiin oli selvästi voimistunut.

– Dopamiinin takaisinotto on tärkein aivojen dopamiinitasapainoa ja -signalointia säätelevä tekijä. Tämä tarkoittaa käytännössä, että erot kasvutekijä GDNF:n pitoisuuksissa saattaisivat esimerkiksi selittää joitain eroavuuksia eri ihmisten kyvyssä oppia tai keskittyä, kertoo tutkija Jaakko Kopra Andressoon tutkimusryhmästä.

Lisäksi nämä hiiret reagoivat tavallista heikommin amfetamiiniin, jonka vaikutuskohde aivoissa on nimenomaan dopamiinia kuljettava proteiini, dopamiinitransportteri. Näiden havaintojen taustalla oli muutoksia dopamiinitransportterin toiminnassa, määrässä sekä sijoittumisessa hermopäätteisiin.

– GDNF siis säätelee dopamiinitransportterin määrää ja sijoittumista hermosoluissa, mutta epäilemme että muitakin mekanismeja todennäköisesti on. GDNF:n ja dopamiinitransportterin välinen suhde näyttäisi olevan yllättävän monimutkainen, mikä on tietysti tutkijan näkökulmasta mielenkiintoista, valaisee Kopra.

Hyvin samanlaisia muutoksia havaittiin myös hiirillä, joilta GDNF poistettiin aivoista vasta aikuisiässä. Tämä viittaa siihen, että havaintojen taustalla ei ole GDNF:n vaikutus aivojen kehitykseen. Ryhmän aiemmin julkaistut tutkimukset samoilla hiirimalleilla osoittivat, vastoin ennakko-odotuksia, että GDNF:n puutos ei johda dopamiinihermosolujen tuhoutumiseen. Näin ollen uusimmat tulokset laajentavat merkittävästi käsitystä fysiologisesta GDNF:stä dopamiinihermosolujen suojelijasta niiden toiminnan dynaamiseksi säätelijäksi.

– Tämä tietämys on keskeistä uusien hoitomuotojen kehittämiselle Parkinsonin taudin lisäksi myös esimerkiksi päihderiippuvuuteen, ADHD:hen tai kaksisuuntaisen mielialahäiriöön, sillä kaikkiin näihin sairauksiin liittyy jonkinlainen häiriö dopamiinihermosolujen ja nimenoman dopamiinitransportterin toiminnassa, summaa Kopra.

Meneillään olevissa tutkimuksissa Andressoon ryhmä pyrkii selvittämään tarkemmin mekanismeja, joilla endogeeninen GDNF säätelee dopamiinitransportterin toimintaa.