En fremtredende problem i AIDS er en form for demens som frarøver ens evne til å konsentrere seg og utføre normale bevegelser.
Forskere ved Burnham Institute for Medical Research (Burnham) har oppdaget hvordan HIV / AIDS forstyrrer normal replikering av stamceller i den voksne hjernen, forebygge nye nerveceller fra forming. Drs. Stuart Lipton, Marcus Kaul, Shu-ichi Okamoto og deres kolleger avdekket en roman molekylær mekanisme som hemmer stilk cellen spredning og som kunne utløses i andre nevrodegenerative sykdommer også. Disse funnene ble gjort tilgjengelig for medisinske forskere i dag gjennom prioritert publisering på nettet av tidsskriftet Cell Stem Cell.
Et normalt fungerende voksne menneskelige hjerne har evne til å delvis etterfylle eller reparere seg selv gjennom neurogenesis, spredning og utvikling av voksne nevrale progenitorceller / stamceller (aNPCs) inn nye nerveceller. Neurogenesis kan bare skje innenfor bestemte områder av hjernen, slik som dentate gyrus av hippocampus.
Hippocampus er hjernens sentralenhet, kritisk til læring og hukommelse. aNPCs differensiere, tilpasse, og assimilere inn i eksisterende nevrale kretser og moden med veiledning fra nevrotransmittere, kjemiske stoffer som nervecellene bruker til å kommunisere med hverandre. Hjernens selvfornyelse gjennom neurogenesis er svekket i AIDS demens, Alzheimers, Huntingtons, og andre nevrodegenerative sykdommer, som dokumentert av en sterkt redusert antall aNPCs i hjernevev fra personer som lider av disse sykdommene. Den Burnham teamet fokusert på å bestemme effekten av et protein forbundet med AIDS, kalt HIV/gp120, som spiller en nøkkelrolle i patogenesen av AIDS demens.
I innledende arbeid med cellekulturer i petriskåler, forskerne metodisk utelukket muligheten for at HIV/gp120 ville være å fremkalle døden av stamceller og bestemte i stedet at HIV/gp120 ble konstituert ved å hemme stamcelleforskningen spredning. Deretter bekreftet de disse resultatene i en spesiell mus belastning avlet for å uttrykke HIV/gp120 i hjernen sin. Denne musen modell for AIDS demens etterligner flere funksjoner av sykdommen prosessen finnes i mennesker. De observerte en betydelig reduksjon i antall proliferating stamceller i hjernen til HIV/gp120-mice sammenlignet med tilsvarende vev fra normal, vill-type mus.
HIV/gp120 er kjent for å samhandle med to reseptorer, kalt chemokine reseptorer, som er uttrykt på aNPCs. Forskerne oppdaget at de samme to reseptorene ble rettet av HIV/gp120 hentet fra enten mus eller menneskelige hjerne vev.
På jakt etter en mekanisme bak det faktum at HIV/gp120 redusert spredning av aNPCs, studerte forskerne effekten av protein på cellen syklus. Celler gjennomgår sesonger eller sykluser, kjent som G1, S, G2 og M (for mitosen, eller celledeling). De fant at celler eksponert for HIV/gp120 ble sittende fast i G1 eller hvile fase, og at cellesyklus ble arrestert.
Cellesyklus er studert intensivt av kreftforskere som har avgrenset enkelte, sjekkpunkt, veier som kan jam celleproliferasjon, en av de viktigste atferd av kreft. Checkpoint banene er overveldet av kreft når de lure kroppens normale maskiner til å produsere mer kreftceller. Med demens, viser det seg at det motsatte er sant: det Burnham team oppdaget at HIV / AIDS kan co-opt sjekkpunkt vei for å hindre at stamceller i hjernen i å dele seg og formere seg.
En slik sjekkpunkt veien er modulert av et enzym kalt p38 mitogenaktiverte protein kinase (MAPK), hvis virksomhet er kjent for å forstyrre cellen syklus. I modne nerveceller, hadde Burnham laget tidligere vist at HIV/gp120 aktiverer p38 MAPK vei å bidra til celledød. Lipton og kolleger nå rapporterer at p38 MAPK veien er også den mekanismen underliggende redusert stilk celleproliferasjon i hjernen assosiert med HIV / AIDS. Under eksperimentelle forhold, var de i stand til å nøytralisere den p38 MAPK vei og gjenopprette stilk cellen spredning.
"Vi viser for første gang hvordan HIV / AIDS hemmer spredning av nevrale stamceller og hindrer dannelsen av nye nerveceller i den voksne hjernen," sier Dr. Stuart Lipton, direktør for Burnhams Del E. Webb Center for Neuroscience, aldring, og Stem Cell Research.
"Det faktum at virkningsmekanismen innebærer p38 MAPK enzymet er tilfeldig fordi legemidler mot at veien blir testet for andre sykdommer. Hvis de viser seg effektive, kan de også arbeide for å beskytte hjernen. Dermed tilbyr dette studiet virkelig håp for bekjempe de dårlige effektene av hiv / aids på stamceller i hjernen. " Lipton gikk til staten, "Det vil være viktig å se om HIV / AIDS virker likt på stamceller for andre organer i kroppen, da dette kan påvirke sykdommen prosessen som helhet."