Nikotin Etkisinde Bir Sinir Hücresi
Güncelleme tarihi: 23 Nis 2019
Eylül Aydın – Acıbadem Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik
Yapılan son araştırmalara göre nikotin, hücrelerin içinde çalışarak bağımlılığı güçlendiriyor. Yukarıda görselde, bir hücrenin endoplazmik retikulumuna hedeflenmiş ve nikotinin varlığında yeşil ışıma yapan bir biyoalgılayıcı gözlenmekte.
Birey sigarasından her nefes çektiğinde, nikotin beyne akın ediyor, sinir hücrelerinin yüzeyindeki reseptörlere tutunuyor ve mutluluk hissine sebep oluyor. Ancak nikotin yalnızca hücrelerin yüzeyinde kalmakla yetinmiyor, bu uyuşturucu madde aslında sinir hücrelerine sızıyor ve onları değiştiriyor. Bu günlerde, bilim insanlarından oluşan bir ekip, araştırmacıların nikotinin hücredeki hareketlerini izlemesini ve nikotin bağımlılığı ile ilgili bilinmeyenleri ortaya çıkarabilmesini mümkün kılan, nikotinin varlığında parlayan bir algılayıcı protein geliştirdiler.
Endoplazmik retikulum (ER) hücrenin fabrikası ve deposuna eşdeğerdir. Proteinler burada sentezlenip paketlenir ve hem hücre içi hem de hücre dışında bulunan çeşitli konumlara sevk edilir. Nikotin reseptörleri (nAChRs) ise, ER’de üretildikten sonra hücre yüzeyine doğru hareket eden bu proteinlerin arasında bulunur. Nikotin molekülleri vücuda girdikten sonra kan dolaşımına karışır ve beyin hücrelerine ulaşır. Bu hücrelerin yüzeylerinde nikotin reseptörleriyle karşılaşırlar. Bu buluşma, hücrenin ödüllendirilme ve mutluluk hissi veren kimyasalları salgılama sürecini tetikler.
Ancak nikotinin hücreye taşınmasıyla gerçekleşenler hala tam olarak anlaşılamıyor. Bu çalışmayı yürüten, CalTech bünyesinde bir biyoloji profesörü olan Henry Lester ve arkadaşları daha önce “hücrenin deposunda” -ER’de- kalan bazı nikotin reseptörlerini saptadılar. Reseptörlerin burada da nikotine bağlanabildiklerini gözlemlediler.
Lester ve ekibi, nikotinin hücre üzerindeki etkisinin iç yüzünü anlayabilme umuduyla hücrede biriken nikotini gözlemlemek üzere biyoalgılayıcı denilen bir araç geliştirdiler. Biyoalgılayıcı, sinekkapan bitkisi gibi açılıp kapanabilen özel bir protein ve aktive edilmemiş bir floresan proteinden oluşuyor. Algılayıcı nikotin yakınlarında kapanmak üzere tasarlanmış, bu hareket de floresan proteini aktive ediyor ve ışıma yapmasına neden oluyor. Işıma, nikotin moleküllerinin konuşlandığı bölgeleri ve kaç tane molekülün bulunduğunu belirtiyor.
Bilim insanları, biyoalgılayıcıları hücrenin belirli kısımlarına yerleştirebiliyor ve nikotin geldiğinde ışımaları gözlemleyebiliyor. Bu çalışmada ise, algılayıcıları ER’ye ve hücre yüzeyine yerleştirdiler.
Ekip, biyoalgılayıcılar bulunduran hücrelerin hareketlerini incelemek üzere çekilen görüntülerden nikotinin endoplazmik retikuluma girişiyle, hücre yüzeyinde belirmesinin arasında yalnızca birkaç saniye olduğunu keşfetti. Ayrıca nikotin seviyesi, nikotin reseptörlerini bir araya geliş sırasında etkileyecek ve ilave reseptörlere de hücre yüzeyine doğru olan yolculuklarında eşlik edecek kadar yüksekti.
Sonuç olarak, sinir hücrelerinin nikotine karşı daha hassas olduğu anlaşıldı. Bu durum da bir tütün sigarasından ya da elektronik sigaradan çekilen her nefeste ödüllendirilme ve mutluluk hissini arttırıyor. Yani, insan ne kadar çok sigara içerse o kadar hızlı ve kolayca nikotinden kaynaklanan hafif sarhoşluğu hissedecektir demek oluyor. Bu his ise nikotin bağımlılığın bir parçası.
Araştırmadaki video çekimleri şu anda yalnızca yalıtılmış ortamda bulunan sinir hücreleri üzerinde yoğunlaşsa da bilim insanları nikotinin hücre içi hareketlerinin canlı farelerin sinir hücrelerindeki hareketlerine benzer olup olmadığını saptamak istiyorlar. Aynı zamanda, vücutta morfin etkisi gösteren opioidler ile çökkünlük giderici ve ferahlatıcı maddeler olan antidepresanlar gibi bileşimlerin hücre içi ve dışındaki etkileşimlerini gözlemlemek için de biyoalgılayıcılar geliştiriyorlar.
Kaynakçalar:
Amol V. Shivange, Philip M. Borden, Anand K. Muthusamy, Aaron L. Nichols, Kallol Bera, Huan Bao, Ishak Bishara, Janice Jeon, Matthew J. Mulcahy, Bruce Cohen, Saidhbhe L. O'Riordan, Charlene Kim, Dennis A. Dougherty, Edwin R. Chapman, Jonathan Marvin, Loren Looger, Henry A. Lester
The Journal of General Physiology Feb 2019, jgp.201812201; DOI: 10.1085/jgp.201812201