Nobel Tip Ödülü beyinde iletisime verildi

Reyhan Oksay

Isveç Karolinska Enstitü’nde toplanan Nobel Seçici Kurulu, 2000 yili Tip Ödülü’nü sinir sisteminde sinyal iletimi konusundaki çalismalarindan dolayi, Isveçli Advid Carlsson, Amerikali Paul Greegard ve Eric Kandel arasinda paylastirdi.

Insan beyninde sayilari yüzlerce milyari bulan sinir hücreleri, son derece karmasIk bir sinir sebekesi üzerinden birbirlerine baglidir. Bir hücreden diger bir hücreye mesaj iletimi görevini, farkli yapidaki kimyasal transmiterler (ara geçirici) üstlenir. Sinyal iletimi sinir hücreleri arasindaki, sinaps denilen temas noktalarinda meydana gelir. Bir sinir hücresi ile diger sinir hücreleri arasinda bu temas noktalarindan binlercesi vardir.

Fizyoloji ve Tip alaninda ödül alan bu üç bilim adami yillarca süren özenli çalismalarinin sonucunda, sinir hücreleri arasinda ''yavas sinaptik iletim'' adi verilen sinyal iletimi türüne iliskin çok önemli bulusa imza attilar. Bu kesifler beynin normal isleyisine ve nörolojik/ psikiyatrik hastaliklara yol açan sinyal iletimi bozukluklarina iliskin çok önemli bilgiler içeriyor. Ayrica bu bilgilerin isigi altinda yeni ilaçlarin gelistirilmesi giderek kolaylasiyor ve hizlaniyor.

Arvid Carlsson

Tip Ödülü, Goteburg Üniversitesi, Farmakoloji Bölümü'nden Arvid Carlsson 'a dopamin konusundaki buluslari nedeniyle verildi. Carlsson dopaminin beyinde transmiter olarak islev gördügünü ve hareketlerin kontrolunda çok önemli bir rol oynadigini ortaya çikartti. Carlsson'un çalismalari Parkinson hastaliginin beynin bazi bölümlerindeki dopamin eksikliginden kaynaklandigini, etkili tedavinin ise L-dopa ile saglanabilecegini ortaya koydu.

Carlsson, dopamin ile ilgili öncü çalismalarina 1950'li yillarin sonlarina dogru basladi. Daha önce dopaminin, noradrenalin adli baska bir transmiter'in ön maddesi oldugu düsünülüyordu. Carlsson gelistirdigi bir deney yardimi ile dopaminin doku düzeyi hassas bir sekilde ölçülebildi. Bu çalismalar dopaminin noradrenalinin bulundugu yerlerin disinda yer aldigini ortaya çikartinca, dopaminin kendi basina bir transmiter oldugu anlasildi. Motor kontrolunda çok önemli rol oynayan dopamin, beynin bazal ganglia denilen bölümünde yogunlasiyor.

Carlsson, bir dizi deneyde, sinaptik transmiter deposunu tüketen rezerpin (arter basincini düsüren ve müsekkin tesiri olan bir alkaloid) adli dogal bir maddeden yararlandi. Bu madde deney hayvanlarina verildigi zaman hayvanlarin spontan hareket yetilerini yitirdikleri izlendi. Daha sonra hayvanlara L-dopa takviyesi uygulayan Carlsson, bu ilacin beyinde dopamine çevrildigini ve zaman içinde hayvanlarin normal motor davranislarini yeniden kazandigini gözledi. Buna karsin, seratonin ön maddesi ile tedavi edilen hayvanlarda motor davranislarinin düzelmedigi görüldü. Bu deney L-dopa ile tedavinin beynin dopamin düzeyini normale çevirdigini kanitladi.

Rezerpin'in yol açtigi semptomlar ile Parkinson hastaliginin semptomlari arasindaki benzerligi fark eden Carlsson, bu hastalarin bazal ganglia'larinda dopamin yogunlugunun son derece düsük oldugunu ortaya çikartti. Sonuçta Parkinson hastaliginin tedavisi için L-dopa ilaç olarak gelistirildi. Bu ilaç halihazirda Parkinson hastaliginda kullanilan en etkili ilaçlardan biri. Parkinson hastaliginda bazal ganglia'daki dopamin üreten hücreler dejenere olur; dolayisiyla hastada titreme, hareket yitimi, kimildama zorlugu gibi semptomlar belirir. Beyinde dopamine çevrilen L-dopa, dopamin azligini takviye eder ve motor davranislarini normale döndürür.

Parkinson hastaligi tedavisinin yani sira Carlsson'un arastirmalari diger ilaçlarin mekanizmasi hakkinda da çok önemli bilgiler içeriyor. Sizofreni tedavisinde kullanilan ilaçlar basta olmak üzere, pek çok antipsikotik ilaç, dopamin reseptorlerini bloke ederek, sinaptik iletimi etkiler. Bu bulgularin isigi altinda gelistirilen yeni nesil ilaçlar, çagimizin en yaygin hastaliklarindan biri olan depresyon tedavisinde de kullanilmaktadir.

Paul Greengard

New York, Rockefeller Üniversitesi, Moleküler ve Hücresel Bilimler Laboratuvari'nda çalisan Paul Greengard, dopamin basta olmak üzere bazi transmiter'lerin sinir sistemini nasil etkiledigini ortaya çikartan çalismalari nedeniyle ödüllendirildi. Transmiter, önce hücre üzerindeki reseptörlere etki eder; daha sonra ''anahtar proteinleri'' etkileyen bir dizi reaksiyonu tetikler. Reaksiyonlar, bu durumda sinir hücresinin islevlerini düzene sokar. Fosfat grubu olarak degi$iklige ugrayan proteinler ya ilave edilir, ya da çikartilir. Bu da proteinin islev ve seklini degistirir. Transmiter'ler bu mekanizma üzerinden bir hücreden digerine mesaj tasir.

1960'li yillarin sonlarina kadar dopamin, noradrenalin ve serotoninin transmiter oldugu biliniyordu, ancak bunlarin isleyisi hakkinda bilgiler yetersizdi. Bu transmiterler sinyallerini ''yavas sinaptik iletim'' denilen iletim seklinde gönderirler. Sonuçta meydana gelen islev degisikliginin süresi saniyeden saate kadar uzanabilir. Bu tür sinyal iletimi sinir sistemindeki çok sayida bazal islevden sorumludur. Yavas sinaptik iletim, ayrica ''hizli sinaptik iletimi'' de denetler. Hizli sinaptik iletime örnek olarak konusma, hareketler ve duyusal algilamayi gösterebiliriz. Paul Greengard yavas sinaptik iletimde ''fosforilaz'' adi verilen kimyasal bir reaksiyonun söz konusu oldugunu ortaya çikartti. Bu da fosfat grubuna bagli proteinlerin sekil ve islevlerinin degistigi anlamina gelmektedir. Greengard'a göre dopamin hücre zarindaki bir reseptöru uyardigi zaman hücredeki ikinci habercinin (AMP) düzeyinde bir artis meydana gelir. Bu artis Protein Kinaz A’ yi harekete geçirir. Sonuçta sinir hücresindeki diger proteinlere fosfat molekülleri eklenir.

Protein fosforilazindan etkilenen proteinlerin bir grubu hücre zarinda iyon kanallari olusturur. Bunlar sinir hücresinin uyarilma yetenegini kontrol altinda tutar ve bunun sonucunda sinir hücresi, aksonlari boyunca elektrik sinyalleri gönderebilir. Her hücrenin iyon kanali farklidir. Iyon kanallarindan herhangi bir fosforilaz islemine tabi tutuldugu zaman sinir hücresinin islevi degisir.

Eric Kandel

New York Columbia Üniversitesi Norobiyoloji ve Davranis Merkezi'nden Eric Kandel , sinapslarin güçlendirilmesine iliskin çalismalari nedeniyle ödüllendirildi. Çalismalarini büyük oranda deniz sümüklüböceginin sinir sistemi üzerinde yürüten Kandel, ögrenme ve bellek konularinda çok önemli bulgulara imza atti.

Temelde bellegin olusmasinda moleküler mekanizmalarin nasil isledigini arastiran Kandel, ise memelilerde ögrenme ve bellegin gelisimini incelemekle basladi. Ögrenme sürecinin çok karmasIk bir mekanizmaya sahip oldugunu fark eden Kandel, daha basit mekanizmalari incelemeye karar verdi. Bu nedenle deniz sümüklüböceklerinin (Aplysia) basit koruyucu reflekslerini ele alarak, ögrenme olgusunu inceledi. Boylece ögrenmenin hücreler arasindaki sinapslarin güçlenmesine bagli oldugunu ortaya çikartti.

Kandel'in bilime en büyük katkisi zayif uyarinin kisa vadeli bellege yol açtigini göstermesi oldu. Kisa süreli bellegin süresi dakikalardan saatlere uzanan bir süreyi kapsar. Bellegin olusmasinda Paul Greengard'in çalismalarindan yararlanan Kandel, daha güçlü ve daha uzun süreli uyarilarin haftalarca süren uzun vadeli bellegi olusturdugunu ortaya çikartti. Güçlü uyari, haberci molekül (cAMP) düzeyinin ve dolayisiyla kinaz A'nin artmasina neden olur. Sinyaller hücrenin çekirdegine ulasarak sinapstaki protein sayisini arttirir. Nihai olarak sinapsin sekli degisir ve sinaptik islev daha uzun ömürlü olur. Kisa vadeli bellegin aksine, uzun vadeli bellek yeni proteinlerin olusumunu gerekli kilar. Yeni proteinlerin olusumu engellenirse, uzun vadeli bellegin yolu tümüyle tikanir. Deniz sümüklüböceklerinin üzerinde yürütülen arastirmalardan elde edilen bulgulari bir de fareler üzerindeki deneylerde ele alan Kandel, uzun vadeli degi$iklik teorisinin memelilerin ögrenme sürecinde de geçerli oldugunu kanitladi. Ayni temel mekanizmalarin insanlar için de geçerli oldugunu varsayan bilim adamlari, ögrenme konusunda Kandel'in ortaya çikarttigi hücresel ve moleküler mekanizmalardan yararlanarak, bellegin islevini güçlendiren ilaçlarin gelistirilebilecegini ileri sürüyor.

Cumhuriyet Gazetesi Bilim Teknik eki, 21 Ekim 2000, Sayi: 709, Sayfa: 8-9

Öneri, katki ve elestiri

Yakamoz

Anasayfa