Πειραματική μελέτη της μοριακής απάντησης νευρικών κυττάρων μετά από τοξικότητα εκ διεγέρσεως (διεγερσιμοτοξικότητα) από γλουταμινικό οξύ

Το γλουταμινικό συνιστά ένα σημαντικό νευροδιαβιβαστή που ρυθμίζει ποικίλους ομοιοστατικούς μηχανισμούς που αφορούν λειτουργίες όπως η μάθηση, η μνήμη, η ενίσχυση μετάδοσης νευρικών ώσεων και η συναπτική πλαστικότητα. Αυξημένη έκκριση του γλουταμινικού οξέος συνδέεται με την επαγωγή του κυτταρικού θανάτου μέσω μιας διεργασίας γνωστής ως διεγερσιμοτοξικότητα. Η διεργασία αυτή είναι σημαντική γιατί καθορίζει φυσιολογικές αποκρίσεις των νευρώνων σε εξωτερικά ερεθίσματα που αφορούν για παράδειγμα την τοπική αναγέννηση των ιστών μετά από τραύμα καθώς και την ανάπτυξη του ιστού. Ταυτόχρονα, ωστόσο, υπέρμετρη συγκέντρωση γλουταμινικού οξέος σχετίζεται με την ανάπτυξη παθολογικών καταστάσεων γνωστών ως νευροεκφυλιστικές ασθένειες, όπως οι νόσοι Alzheimer και Parkinson και η σκλήρυνση κατά πλάκας. Στην παρούσα διατριβή μελετήθηκε το τοξικό δυναμικό του γλουταμινικού κατά τη χορήγηση του σε χαμηλές συγκεντρώσεις σε κύτταρα ως επί το πλείστον φαιοχρωμοκυττώματος PC12. Σε αυτά τα κύτταρα χορηγήθηκε γλουταμινικό οξύ σε συγκεντρώσεις 10μM-10mM και για χρονικά διαστήματα από μισή μέχρι 24 ώρες. Η απόκριση των κυττάρων στο αμινοξύ παρατηρήθηκε σε κυτταρικό επίπεδο με τη βοήθεια χρώσης αιματοξυλίνης/ηωσίνης και οπτική μικροσκοπία καθώς και με ανάλυση της μορφολογίας με τη βοήθεια ηλεκτρονικού μικροσκοπίου. Παράλληλα, μετρήθηκαν τα επίπεδα βιωσιμότητας των κυττάρων με τη μέθοδο MTT. Σε μοριακό επίπεδο μελετήθηκαν τα επίπεδα έκφρασης ποικίλων πρωτεϊνών-μοριακών συνοδών που σχετίζονται με τον παρατηρούμενο φαινότυπο είτε σε επίπεδο πρωτεΐνης με στύπωμα κατά Western ή σε επίπεδο mRNA με τη βοήθεια της αλυσιδωτής αντίδρασης της πολυμεράσης σε πραγματικό χρόνο.Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας υπογραμμίζουν ένα διακριτό ρόλο του γλουταμινικού στην μοίρα των νευρικών κυττάρων που σχετίζεται με τη συγκέντρωση του αμινοξέος. Αντίθετα με τη γενική πεποίθηση ότι το γλουταμινικό δρα αμιγώς ως κυτταροτοξικός παράγοντας, παρουσιάζουμε εδώ για πρώτη φορά αποτελέσματα που δείχνουν ότι όταν το αμινοξύ χορηγηθεί σε χαμηλές συγκεντρώσεις επάγει έναν προστατευτικό μηχανισμό που προωθεί την επιβίωση των νευρικών κυττάρων. Αυτό φαίνεται να οφείλεται στην ενεργοποίηση του αυτοφαγικού μηχανισμού όπως διαπιστώνεται από τα μικροσκοπικά μορφολογικά ευρήματα αλλά και την αύξηση των επιπέδων της αυτοφαγικής πρωτεΐνης LC3-II. Ο παρατηρούμενος φαινότυπος σχετίζεται εν συνεχεία με τη δράση ποικίλων πρωτεϊνών-μοριακών συνοδών όπως οι GRP75, GRP78, GRP94 και HSC70 καθώς και της GAPDH που σχετίζεται με τον κυτταρικό μεταβολισμό αφού η έκφρασή τους τόσο σε πρωτεϊνικό όσο και σε επίπεδο mRNA επηρεάζεται από τη δράση του γλουταμινικού.