Alzheimer, Parkinson ve motor nöron hastalığı gibi nörodejeneratif rahatsızlıkların genetik değişimlerle ilişkili olduğu uzun zamandır bilinmektedir. Ancak bu değişikliklerin sinir hücrelerinde nasıl bir yıkım süreci başlattığı hâlâ tam olarak anlaşılamamıştır. Manchester Üniversitesi'nden Prof. Andreas Prokop'un liderlik ettiği araştırma grubu, meyve sinekleri üzerinde gerçekleştirdiği çalışma ile bu "boşluğu" doldurabilecek bir model geliştirmiştir. Araştırmaya göre, akson adı verilen sinir liflerinde mikrotübül düzeninin bozulması ve "kıvrılma" olarak adlandırılan patoloji, farklı genetik mutasyon türlerinde ortak bir sonuç olarak ortaya çıkmaktadır.
Çalışmada, sinir hücreleri ile beyin ile vücut arasındaki iletişimi sağlayan aksonlar üzerinde durulmuştur. Aksonlar, hareket ve davranış gibi işlevleri yönlendiren sinyallerin iletiminde kritik bir rol üstlenen hassas "kablo" yapıları olarak tanımlanmıştır.
Bu kabloların uzun süre sağlıklı kalabilmesi için hücre içinde karmaşık bir bakım ve taşıma sisteminin varlığı gerekmektedir. Araştırma ekibi, bu sistemin temel bileşenlerinden birinin motor proteinler olduğunu vurgulamıştır. Motor proteinler, hücre içindeki "kargo" taşımakla görevli olup, bu taşıma işlemini ince lifler olan mikrotübüller üzerinde gerçekleştirmektedir.
Prof. Prokop, aksonların sağlıklı kalmasının, uzak mesafedeki sinir hücresi gövdesinden malzeme taşınmasına bağlı olduğunu ifade ederek, taşıma sistemindeki aksaklıkların akson hasarını tetikleyebileceğine dikkat çekmiştir.
Prokop, alandaki temel sorunun şu olduğunu belirtmiştir: Bazı genetik mutasyonlar motor proteinleri devre dışı bırakırken, diğerleri tam tersine aşırı aktive etmektedir. Her iki durumda da ortaya çıkan nörodejenerasyon biçimlerinin benzerlik göstermesi ise uzun zamandır açıklanması güç bir çelişki olarak kabul edilmiştir.
Araştırma ekibi, meyve sinekleri üzerinde gerçekleştirdiği analizlerde her iki mutasyon tipinin aksonlarda benzer bir patoloji oluşturduğunu bildirmiştir. Prokop, bu durumu şu şekilde açıklamıştır: "Düz mikrotübül demetleri, düzensiz mikrotübül kıvrılmalarının olduğu alanlara dönüşüyor; bu da kuru spagetti ile haşlanmış spagetti arasındaki fark gibidir."
Bu bulgu, farklı mutasyonların farklı yollarla ilerlese bile benzer bir "son hasar görüntüsü"ne ulaştığını düşündürmektedir. Araştırmacılara göre, mikrotübüller üzerindeki kargo taşınması, normal koşullarda bile hücre içinde bir tür "yıpranma" yaratmaktadır. Prokop, bu durumu "Arabalar yollarda çukur oluşturur; mikrotübül taşımacılığı da benzer şekilde hasar yaratır" benzetmesiyle açıklamıştır.
Bu nedenle, hücre içinde mikrotübülleri onaran ve yenileyen bakım mekanizmalarının devrede olması gerekmektedir. Ancak iki durumda da bu denge bozulmaktadır:
Araştırma, bu dengenin bozulmasının "mikrotübül kıvrılması" şeklinde kendini gösteren akson çöküşünü tetikleyebileceğini ortaya koymuştur.
Prokop, ilk bakışta devre dışı bırakan mutasyonların daha az hasar yaratması gerektiği düşüncesinin yanıltıcı olabileceğini belirtmiştir. Çünkü daha az taşıma trafiği, teorik olarak daha az "yol hasarı" anlamına gelmektedir. Ancak araştırma ekibi bunun pratikte böyle işlemediğini savunmaktadır.
Çalışmaya göre, taşıma azaldığında aksonun bakım sistemine giden malzeme akışı da düşmekte ve bu durum oksidatif stres adı verilen bir süreci tetikleyebilmektedir. Prokop, oksidatif stresin mikrotübül bakımını etkileyerek aynı patolojiye, yani mikrotübül kıvrılmasına yol açtığını belirtmiştir.
Bu yaklaşım, "aşırı aktivasyon" ile "devre dışı kalma" gibi iki zıt mutasyon tipinin neden aynı akson bozulmasına yol açtığını açıklayan önemli bir aşama olarak değerlendirilmektedir. Araştırma ekibi, elde edilen bulgular üzerinden yeni bir kavram önerdi: "Akson homeostazının bağımlılık döngüsü" (dependency cycle of axon homeostasis). Bu modele göre, aksonların kendini koruyabilmesi için mikrotübül ve motor protein temelli bir taşıma sistemine ihtiyaç vardır; ancak bu taşıma sistemi de sürdürülebilmek için taşımanın sağladığı "bakım malzemelerine" bağımlıdır. Yani sistem, kendi devamlılığı için kendi işleyişine muhtaç bir döngü kurmaktadır. Bu döngüyü bozan her mutasyon, aksonun zamanla çökmesine neden olabilmektedir.