Az arthrogryposis, vagy ízületi merevség egy fejlődési rendellenesség, amely hozzávetőleg minden 3000 újszülöttből egyet érint. Ez a fogalom azonban nagyjából 300 betegséget takar, melyek talán mind különböző biológiai mechanizmusok révén alakulnak ki. Egy új kutatás szerint az egyik változat hátterében egy olyan ioncsatorna áll, amelynek a tapintásban és a testérzékelésben van szerepe. A kutatás egy ígéretes módszert is feltárt a probléma megelőzésére.
Az arthrogryposis kifejezés tulajdonképpen betegségek egy csoportjára utal, melyek közös jellemzője az ízületek merevsége, ami már a születésnél is látható. A XIX. században írták le és a XX. század elején nevezték el arthrogryposis-nak, ami görögül szó szerint ízületi görbülést jelent (“arthron” – ízület, “gryposis” – görbület). Az ízületek merevsége a mozgékonyság csökkenését eredményezi, az adott ízületet nem lehet a normális mértékben mozdítani. Nagyjából 3000-ből egy újszülöttet érint ez a probléma. A kezelése lehetséges gyógytornával, ortopédiai segédeszközökkel, illetve műtétekkel is. Ezek azonban nem feltétlenül eredményeznek teljes tünetmentességet, így klinikai szempontból fontos lenne felderíteni a megelőzés lehetőségeit.
Az arthrogryposis megértését azonban jócskán megnehezíti, hogy manapság több mint 300 különböző betegséget sorolnak ebbe a csoportba. Elképzelhető, hogy ezek mind más és más biológiai mechanizmus révén okozzák az ízületek merevségét, a vizsgálatok így egy-egy konkrét betegséget vesznek célba. Egy amerikai kutatócsoport ezúttal az ún. disztális arthrogryposis egyik változatát vizsgálta. A disztális, mint anatómiai kifejezés arra utal, hogy a távoli ízületek érintettek, vagyis általában a kéz- és lábfej ízületei. Ebbe a kategóriába is 10 különböző változatot sorolnak és az egyik esetében (DA5 – distalis arthrogryposis 5 változat) korábbi vizsgálatok kimutatták a PIEZO2 nevű gén mutációit. A PIEZO2 gén által kódolt fehérje (Piezo2) a tapintásban és a testérzékelésben játszik szerepet, ám az eddig nem volt világos, hogy ezek hogyan függnek össze az ízületek merevségével.
A Piezo2 jelentősége
A Piezo2 és más receptorfehérjék feltárásáért ítélték oda a 2021-es Fiziológiai és Orvostudományi Nobel-díjat David Juliusnak és Ardem Patapoutiannak. Patapoutian és csapata 2010-ben azonosított egy sejtvonalat, melynek tagjai ionáramokat produkáltak érintés hatására. Ennek az a jelentősége, hogy az idegsejtek egyenlőtlen ioneloszlást tartanak fenn a membránjuk két oldalán, amely pillanatszerűen kiegyenlítődhet. Ezt nevezzük akciós potenciálnak. Az akciós potenciál tovaterjed az idegsejt membránján és neurotranszmitterek ürülését eredményezve újraképezheti magát egy szomszédos idegsejten. Ez tehát az idegsejtek jelképzésének és továbbításának alapja. Az idegtudomány egyik alapvető kérdése, hogy hogyan hozzák létre a környezet ingerei ezt a jelet az idegsejtekben.
Patapoutian és munkatársai megfigyelték, hogy melyik gén kiütése szünteti meg a tapintásra érzékeny idegsejtekben ezt az érzékenységet, így fedezték fel a Piezo1 és Piezo2 névre keresztelt receptorokat. A receptorokról az utóbbi években az is kiderült, hogy a sejtmembrán megnyúlása hatására az alegységei eltávolodnak egymástól és ezért válnak átjárhatóvá az ionok számára. Ezek a receptorok központi szerepet játszanak a tapintásban és a propriocepcióban, vagyis a testérzékelésben is. A tapintás során a bőrben lévő receptorsejtek membránja deformálódik, ez nyitja ki a Piezo fehérjéket. A testérzékelés során hasonló a helyzet, ezesetben azonban az izomkötegek feszítettségének változása változtatja meg bizonyos receptorok membránjának állapotát és így a Piezo fehérjékét is. De vajon mi köze ennek az ízületek fejlődéséhez?
A Piezo2 és az arthrogryposis
Erre a kérdésre kereste a választ egy amerikai kutatócsoport. Vizsgálataikat új eredményekre alapozták, amelyek szerint a disztális arthrogryposis egyik változatának hátterében a Piezo2 génjének mutációi állnak. A betegség ezen változata a kéz- és lábfejek ízületein túl a szemmozgató izmok és a tüdő merevségét is előidézi.
A kutatók létrehoztak egy olyan egértörzset, amelyben a Piezo2 mutáns változatának kifejeződése térben és időben is mesterségesen szabályozható volt. Azt találták, hogy amennyiben az propriocepcióért felelős neuronokban a fejlődés korai szakaszában megindul a mutáns változat kifejeződése, akkor az egereknél is ízületi merevség alakul ki. Ezek az eredmények összhangban vannak azzal a nézettel, miszerint az ízületek merevségét az embrionális mozgás hiánya okozza. Elképzelhető, hogy a proprioceptív neuronok fokozott aktivitása miatt csökken a mozgás a fejlődés korai szakaszában és ennek következményeképp merevednek meg egyes ízületek. Az embrionális mozgás szabályozásában ugyanis központi szerepe van a proprioceptív jeleknek, amik forrása tulajdonképpen maga a mozgás. A fokozott aktivitást mutató Piezo2 receptorok feltehetőleg kevesebb mozgás mellett is elégséges jelet produkálnak, ezért csökkenhet le a mozgásmennyiség.
A kutatók azt is kimutatták, hogy egy idegméreg (botox – botulinum toxin) helyi alkalmazásával enyhíthető az ízületek merevsége a kísérleti állatokban. Ez az eredmény inkább csak megerősíti az idegrendszer érintettségét, mintsem egy működőképes kezelési stratégiát vázol fel. A kutatók azonban ezt sem hagyták parlagon. A Piezo2 a sejtmembrán feszülése hatására nyílik ki, vagyis az érzékenységét befolyásolja a sejtmembrán rugalmassága. A sejtmembrán foszfolipid molekulákból áll, melyeknek fontos alkotóelemei a hosszú szénláncból álló zsírsavak. A zsírsavak minősége nagyban befolyásolja a membrán rugalmasságát. Az egyik zsírsav, eikozapentaénsav (EPA – eicosapentaenoic acid) fokozza a membrán nyújthatóságát, mivel maga is hajlamos elhajolni, így végső soron lecsökkenti a Piezo2-re ható húzóerőt.
A kutatók EPA-ban gazdag eledellel etették a kísérleti állatokat és ez megakadályozta az ízületek deformálódását. Ez azért jó hír, mert az EPA egyébként az olajos halakban és bizonyos algákban is előfordul nagy mennyiségben, tehát viszonylag könnyen hozzáférhető az emberek számára is. Mivel a distalis arthrogryposis vizsgált változata örökletes betegség, ezért kimutatható a hajlam, a rizikós terhességeknél pedig elrendelhető lenne az EPA fokozott bevitele. Ez persze jelenleg még csak feltevés, érvényességét további vizsgálatokkal kell majd elbírálni.
A botox
A botox kezelés napjaink legnépszerűbb kozmetikai célú orvosi beavatkozása. Ennek egyszerű oka van, az emberek szeretnék megőrizni fiatalos megjelenésüket, a botox pedig eltünteti a ráncokat az arcról. A botox tulajdonképpen lebénítja az arc izmait és így kisimítja a ráncok egy részét. A botox szó a botulinum toxin rövidítése. Ezt a toxint a Clostridium botulinum baktérium termeli. Justinus Kerner 1820 környékén több évnyi megfigyelést és kísérletezést követően arra jutott, hogy a nem megfelelő körülmények között tárolt hurkában, kolbászban alakul ki egy méreg, amely az idegrendszeren fejti ki hatását és kis mennyiségben is halálos lehet. A mérgezést a kolbász latin neve (botulus) alapján botulizmusnak nevezte el. Érdekes módon már Kerner is felvetette, hogy a méreg felhasználható lehet olyan betegségek kezelésére, amelyek hátterében az idegrendszer túlzott aktivitása áll. Idővel kiderült, hogy a botox a mozgatóidegsejtek kommunikációját lehetetleníti el, ezért alkalmas például az arc izmainak lebénítására is.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány Agyi aktualitások rovatában jelent meg.
Források
Mechanosensation and joint deformities | Science
Excessive mechanotransduction in sensory neurons causes joint contractures | Science
