Técnica devolve movimentos a pacientes com lesão medular

Lesões na medula

Apesar da intensificação de campanhas na mídia, os acidentes de trânsito continuam fazendo vítimas, que, quando não-fatais, podem apresentar quadros irreversíveis, como é o caso de pacientes com lesões medulares.

"É preciso empregar leis mais incisivas para evitar esses acidentes, pois eles mudam totalmente a vida desses pacientes, causando graves danos emocionais e financeiros para a família, para o governo e para o próprio paciente", diz a cirurgiã em pés e tornozelos Cíntia Kelly Bittar, da Unicamp.

Ela afirma que a maioria dos pacientes medulares acaba entrando em depressão, pois não tem estrutura familiar, financeira e emocional para se reabilitar.

Estimulação elétrica neuromuscular

Em sua pesquisa, Cíntia avaliou um grupo de 60 pacientes submetidos à técnica de estimulação elétrica neuromuscular (EENM) que busca melhorar as condições de vida de pacientes paraplégicos e tetraplégicos.

A nova técnica, testada no Laboratório de Biomecânica de Reabilitação, coordenado pelo bioengenheiro Alberto Cliquet Júnior, orientador de Cíntia, já teve sucesso no tratamento de dois pacientes, que voltaram a andar.

De acordo com os resultados da pesquisa de Cíntia, além de permitir a locomoção, a técnica de estimulação elétrica melhorou o sistema músculo-esquelético e sistema gastrointestinal de pacientes avaliados pela cirurgiã.

Benefícios para os pacientes

Os pacientes avaliados durante a pesquisa melhoraram a posição do pé, a qualidade óssea, o equilíbrio, o sistema respiratório e cardíaco, segundo a médica.

Ela esclarece que a posição ortostática e a movimentação permitida pela técnica beneficiam principalmente o sistema músculo-esquelético.

"Ocorre melhora da rigidez articular, das deformidades nos pés e nos tornozelos e da osteoporose, o que possibilita a estes pacientes manterem seus pés e tornozelos na posição plantígrada, auxiliando novas técnicas de reabilitação, evitando complicações frequentes como úlceras por sobrecarga, artropatia de Charcot (consequente a microtraumas repetitivos), acentuação de deformidades pelos desequilíbrios musculares e fraturas pela baixa densidade óssea destes pacientes," explica a médica.

Com os estímulos, o espasmo que geralmente o paciente tem nos pés diminuiu e a sensibilidade dos membros inferiores ao toque melhorou, segundo Cíntia.

De acordo com Cíntia, que restringiu sua pesquisa à análise de pés e tornozelos, o tratamento mostra-se melhor em relação à cirurgia, pois os pacientes medulares apresentam uma osteoporose intensa, o que obriga a retirada óssea em maior quantidade para corrigir os pés, sendo que a chance de não consolidar é grande.

"Por isso os pacientes sem deformidades não necessitam de cirurgias ortopédicas em seus pés, pois se apresentam plantígrados pela eletroestimulação. Se forem desenvolvidas técnicas para voltar a andar, estes pacientes estão aptos, não necessitando de cirurgias para correção dos pés".

Apesar de oferecer novas possibilidades ao paciente medular, infelizmente a técnica não se aplica a todos os casos.

Contra-indicações

Para realizar o tratamento, o paciente não pode ter problema cardíaco, respiratório e nem sequela de fraturas, pois quando há deformidades associadas em membros inferiores, o paciente não tem como aproveitar a reabilitação para ficar de pé. "Eles precisam ter boas condições clínica e músculo-esquelética. É necessária uma triagem prévia", acrescenta Cíntia.

Algumas condições sociais também afastam alguns pacientes do tratamento, segundo Cíntia. "Não são todos que têm condições de vir semanalmente para seguir o tratamento corretamente. Muitos abandonam o tratamento porque não apresentam disponibilidade para alguém acompanhá-los.

Eletroestimulação

A eletroestimulação, segundo a cirurgiã, consiste no estímulo do nervo, o que possibilita que pacientes que não tenham uma lesão completa dos nervos possam voltar a andar, como foi o caso dos dois pacientes do ambulatório. As atividades realizadas duas vezes por semana fazem com que a pessoa diminua as contraturas musculares dos pés.

De forma mais didática, ela acrescenta que um estimulador principal faz conexões dos músculos quadrícepes e tibial anterior, estimulando os pacientes a iniciarem alguns movimentos de passos. Segundo a cirurgiã, os pacientes paraplégicos usam andador e os tetraplégicos, suporte de suspensão para poderem fazer a locomoção com esteira.

Poucos são os ambulatórios de reabilitação no Brasil e, segundo Cíntia, entre esses, poucos utilizam a eletroestimulação como tratamento. O tratamento deve ser contínuo para que nos primeiros meses os pacientes apresentem só o estímulo e depois de seis meses comecem a ficar de pé, segundo a cirurgiã.

O tratamento envolve uma equipe multidisciplinar composta de fisioterapeutas, psicólogos e urologistas, pois muitos pacientes, segundo Cíntia, usam sonda permanentemente.

Genoma de pacientes mostra complexidade do câncer de mama

Genomas do câncer

Em uma das maiores pesquisas genômicas já feitas sobre o câncer, um grupo de cientistas nos Estados Unidos sequenciou os genomas completos de tumores de 50 pacientes com câncer de mama e comparou os resultados com os DNAs de pessoas sem a doença.

A comparação permitiu identificar mutações que ocorrem apenas nas células cancerígenas.

A pesquisa revela uma grande complexidade nos genomas dos tumores e poderá auxiliar no desenvolvimento de novas alternativas de tratamentos.

O trabalho foi apresentado no sábado (2/4) na 102ª Reunião Anual da Associação Norte-Americana de Pesquisa do Câncer, em Orlando, na Flórida.

Sequenciamento

No total, os tumores analisados apresentaram mais de 1,7 mil mutações, das quais a maior parte era única para cada mulher.

"Genomas do câncer são extraordinariamente complicados, o que explica nossa dificuldade em prever consequências e encontrar novos tratamentos", disse Matthew J. Ellis, professor da Escola de Medicina da Universidade de Washington em Saint Louis, um dos líderes da pesquisa.

Os cientistas sequenciaram mais de 10 trilhões de pares de base de DNA, repetindo as operações para cada tumor e para cada amostra dos voluntários sadios por, em média, 30 vezes, para garantir a validade dos resultados.

"Os recursos computacionais utilizados para analisar tamanha quantidade de dados são semelhantes aos produzidos pelo Grande Colisor de Hádrons (LHC), usado para entender o funcionamento das partículas subatômicas", disse Ellis.

As amostras de DNA vieram de pacientes que se submeteram a testes clínicos no Grupo de Oncologia do American College of Surgeons, liderado por Ellis.

Todas as pacientes no estudo tinham o chamado câncer de mama positivo para receptor de estrógeno, no qual as células tumorais têm receptores que se ligam ao hormônio e ajudam os tumores a crescer.

Mutações do câncer de mama

A pesquisa confirmou que duas mutações são relativamente comuns em mulheres com câncer de mama. Uma delas é a PIK3CA, presente em cerca de 40% dos tumores do tipo que expressam receptores para estrógeno. Outra é a TP53, presente em cerca de 20% dos pacientes.

Ellis e colegas encontraram uma outra mutação, denominada MAP3K1, que controla a morte celular programada e não se encontra ativada em cerca de 10% dos cânceres de mama positivos para receptor de estrógeno.

Os cientistas também encontraram outros 21 genes que mostraram mutações significativas, mas em taxas inferiores e não apareciam em mais do que três pacientes.

Apesar da raridade dessas mutações, Ellis destaca sua importância. "Câncer de mama é tão comum que mesmo mutações que apareçam com frequência de 5% envolverão milhares de mulheres", destacou.

Mini Congresso interno de Grupos Temáticos, Comissões e Fóruns da ABRASCO Cumprindo o cronograma anunciado no encerramento do I Congresso de Política, Planejamento e Gestão em Saúde, no dia 26 de agosto de 2010, a ABRASCO realizará um Mini-Congresso interno de GT´s/Comissões/Fóruns nos dias 16 e 17 de abril, em São Paulo, nas dependências da Faculdade de Saúde Pública/USP. No dia 16, das 8h30 às 18h, cada um dos grupos fará uma reunião em particular para debater as questões propostas pela diretoria (a localização da sala de cada grupo está detalhada na programação). No dia 17 será realizada a plenária que reunirá a Diretoria, Secretaria Executiva e representates de todos  os grupos. O encontro tem o intuito de revisar a estrutura e regimento da Associação, bem como desenvolver as diretrizes de constituição e dinâmica de seus Grupos Temáticos, Comissões e Fóruns, que implicará numa revisão estatutária. Para facilitar sua operacionalização e otimizar recursos, a atividade antecede o V Congresso Brasileiro de Ciências Sociais e Humanas em Saúde. Gastão Wagner será o relator geral da 14a. Conferência Nacional de Saúde Gastão Wagner de Souza Campos, Conselheiro da Diretoria da ABRASCO, será o relator geral da 14a. Conferência Nacional de Saúde. O anúncio foi feito pela Secretária Executiva do Ministério da Saúde, Márcia Amaral, no dia 28 de março, quando proferiu palestra com o tema “Desafios e Perspectivas para a Política de Saúde no Brasil: o Sistema Único de Saúde” na disciplina de Políticas Públicas do Mestrado em Saúde Coletiva do Departamento de Medicina Preventiva e Social (DMPS/Unicamp). Ao falar dos motivos que o levaram a aceitar o convite, Gastão afirmou que há uma necessidade de que os movimentos sociais da saúde retomem seu protagonismo e sua construção autônoma, de forma a serem capazes de interferir nas disputas políticas sobre os rumos do SUS. Lembrou também do caráter histórico das conferências, e do apelo simbólico desta 14a. Conferência, que acontece 25 anos após a legendária 8a. Conferência Nacional de Saúde, cujo relatório final serviu de base para a própria estruturação do SUS na Constituição (informações divulgadas pelo Blog Saúde com Dilma). Vice-presidente da ABRASCO participa do lançamento do Programa Rede Cegonha O vice-presidente da ABRASCO, Elias Rassi Neto, participou da solenidade de lançamento do Programa Rede Cegonha, realizada no dia 28 de março, no Palácio das Artes (BH/MG). Presidida pela presidenta Dilma Rousseff e pelo Ministro da Saúde Alexandre Padilha, a cerimônia apresentou a Rede, composta por um conjunto de medidas para garantir a todas as brasileiras, pelo Sistema Único de Saúde (SUS), atendimento adequado, seguro e humanizado desde a confirmação da gravidez, passando pelo pré-natal e o parto, até os dois primeiros anos de vida do bebê. As medidas previstas na Rede Cegonha – coordenadas pelo Ministério da Saúde e executadas pelos Estados e Municípios, que deverão aderir às medidas – abrangem a assistência obstétrica (às mulheres) – com foco na gravidez, no parto e pós-parto como também a assistência infantil (às crianças). A Rede Cegonha contará com R$ 9,397 bilhões do orçamento do Ministério da Saúde para investimentos até 2014. Saiba mais sobre a Rede Cegonha clicando aqui. A importância dos periódicos nacionais: por que e para quem fazer uma revista científica? O vice-presidente da ABRASCO, Kenneth Rochel de Camargo Jr., participou do seminário "A importância dos periódicos nacionais: por que e para quem fazer uma revista científica?", no dia 30 de março, no Auditório do Instituto de Estudos em Saúde Coletiva (IESC/UFRJ). Além da participação de Kenneth, que é editor da revista Physis (IMS/UERJ), o evento contou com as presenças de Abel Laerte Packer, Assessor de Informação e Comunicação em Ciência da FapUNIFESP, Coordenador Operacional do Projeto SciELO e Presidente do Comitê Consultivo do SciELO Brasil, e de Lucia Abelha, Editora da Revista Cadernos de Saúde Coletiva (IESC/UFRJ). Veja a programação do seminário clicando aqui. Estudo de Caso sobre Implementação da Estratégia Saúde da Família em Quatro Grandes Centros Urbanos A Rede de Pesquisa em Atenção Primária à Saúde disponibilizou em seu site o relatório apresenta os resultados da pesquisa Estudos de Caso sobre a Implementação da Estratégia Saúde da Família em Grandes Centros Urbanos para o município de Aracaju/SE. A pesquisa, realizada pela Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca (ENSP/Fiocruz) com financiamento do Departamento de Atenção Básica (DAB/MS), teve por objetivo analisar a implementação da Estratégia Saúde de Família, com foco na integração à rede assistencial e à atuação intersetorial, em quatro grandes centros urbanos, para discutir as potencialidades da Saúde da Família (SF) como estratégia de atenção primária em saúde (APS) abrangente. Veja o relatório na íntegra clicando aqui. Inscrições abertas para a 1º edição do Prêmio Pró-equidade em Saúde Estão abertas as inscrições para a primeira edição do Prêmio Pró-Equidade em Saúde, promovido pelo Conselho Nacional de Secretarias Municipais de Saúde (Conasems), Centro de Estudos de Políticas e Informação sobre Determinantes Sociais da Saúde (CEPI-DSS) da Escola Nacional de Saúde Pública Sergio Arouca (ENSP/FIOCRUZ), e o Ministério da Saúde. Visando estimular novas experiências de promoção da equidade em saúde na esfera municipal ou local para o enfrentamento dos determinantes sociais da saúde, o prêmio tem com objetivo de promover a equidade e captar aquelas já em andamento para divulgá-las, criando possibilidades de multiplicar aprendizados. As inscrições devem ser realizadas exclusivamente por meio eletrônico, até o dia 30 de maio de 2011. O candidato deve preencher a ficha online disponível no site do CONASEMS -aqui  - e no Portal de Determinantes , em seguida, enviar para o e-mail determinantes@conasems.org.br. O regulamento do prêmio está disponível para download. Latin American Oncology Summit 2011 - Building capacity, knowledge, and multidisciplinary care: for today, for tomorrow The Latin American Oncology Summit will define the latest clinical needs for oncologists in central and southern America and will offer an opportunity for the exchange of ideas and thoughts that will help inform clinical practice. We believe this conference will offer a rare opportunity for oncologists in Latin America to come together in an easily accessible location for interaction with regional opinion leaders and key oncologists from around the world. We hope the mix of speakers will facilitate an authoritative discussion of the local challenges and offer an opportunity to develop a consensus on the most appropriate treatment regimens and interventions needed to tackle the growing cancer burden in Latin America. The Summit will cover the following areas: Haematological oncology; Women’s health; Gastrointestinal cancer; Lung cancer; Head and neck cancer; Genitourinary cancer; Radiation oncology; Palliative oncology; Access to medicines and health-care systems and; Capacity building. Publicações e oportunidades Clique nos links a seguir e confira as publicações e oportunidades da semana.

DNA of 50 Breast Cancer Patients Decoded

ScienceDaily (Apr. 3, 2011) — In the single largest cancer genomics investigation reported to date, scientists have sequenced the whole genomes of tumors from 50 breast cancer patients and compared them to the matched DNA of the same patients' healthy cells. This comparison allowed researchers to find mutations that only occurred in the cancer cells.

The above Circos plot is a visual representation of the genomic disruptions in one of the breast cancers studied.

They uncovered incredible complexity in the cancer genomes, but also got a glimpse of new routes toward personalized medicine. The work was presented at the American Association for Cancer Research 102nd Annual Meeting 2011.

In all, the tumors had more than 1,700 mutations, most of which were unique to the individual, says Matthew J. Ellis, MD, PhD, professor of medicine at Washington University School of Medicine in St. Louis and a lead investigator on the project.

"Cancer genomes are extraordinarily complicated," Ellis says. "This explains our difficulty in predicting outcomes and finding new treatments."

To undertake the massive task, Washington University oncologists and pathologists at the Alvin J. Siteman Cancer Center at Barnes-Jewish Hospital and Washington University School of Medicine collaborated with the university's Genome Institute to sequence more than 10 trillion chemical bases of DNA -- repeating the sequencing of each patient's tumor and healthy DNA about 30 times to ensure accurate data.

"The computing facilities required to analyze this amount of data are similar in scale to those of the Large Hadron Collider, used to understand the workings of sub-atomic particles," Ellis says.

The DNA samples came from patients enrolled in a clinical trial that Ellis is leading for the American College of Surgeons Oncology Group. All patients in the trial had what is called estrogen-receptor-positive breast cancer. These cancer cells have receptors that bind to the hormone estrogen and help the tumors grow.

To slow tumor growth and make the tumors easier to remove, patients received estrogen-lowering drugs before surgery. But, for unknown reasons, this treatment does not always work. Twenty-four of the 50 tumor samples came from patients whose tumors were resistant to this treatment, and 26 came from patients whose tumors responded. Comparing the two groups might help explain why some estrogen-receptor-positive breast cancer patients do well with estrogen-lowering drugs and others poorly.

Confirming previous work, Ellis and colleagues found that two mutations were relatively common in many of the patients' cancers. One called PIK3CA is present in about 40 percent of breast cancers that express receptors for estrogen. Another called TP53 is present in about 20 percent.

Adding to this short list of common mutations, Ellis and colleagues found a third, MAP3K1, that controls programmed cell death and is disabled in about 10 percent of estrogen-receptor-positive breast cancers. The mutated gene allows cells that should die to continue living. Only two other genes, ATR and MYST3, harbored mutations that recurred at a similar frequency as MAP3K1 and were statistically significant.

"To get through this experiment and find only three additional gene mutations at the 10 percent recurrence level was a bit of a shock," Ellis says.

In addition, they found 21 genes that were also significantly mutated, but at much lower rates -- never appearing in more than two or three patients. Despite the relative rarity of these mutations, Ellis stresses their importance.

"Breast cancer is so common that mutations that recur at a 5 percent frequency level still involve many thousands of women," he says.

Ellis points out that some mutations that are rare in breast cancer may be common in other cancers and already have drugs designed to treat them.

"You may find the rare breast cancer patient whose tumor has a mutation that's more commonly found in leukemia, for example. So you might give that breast cancer patient a leukemia drug," Ellis says.

But such treatment is only possible when the cancer's genetics are known in advance. Ideally, Ellis says, the goal is to design treatments by sequencing the tumor genome when the cancer is first diagnosed.

"We get good therapeutic ideas from the genomic information," he says. "The near-term goal is to use information on whole genome sequencing to guide a personalized approach to the patient's treatment."

This work builds on previous collaborations between Washington University oncologists and the Genome Institute. In a study published last year in Nature, they reported the complete tumor and normal DNA sequences of a woman with "triple-negative" breast cancer, a particularly aggressive type that is difficult to treat and more common in younger women and African-Americans.

While many mutations are rare or even unique to one patient, Ellis says quite a few can be classified on the basis of common biological effects and therefore could be considered together for a particular therapeutic approach.

Ellis looks to future work to help make sense of breast cancer's complexity. But these highly detailed genome maps are an important first step.

"At least we're reaching the limits of the complexity of the problem," he says. "It's not like looking into a telescope and wondering how far the universe goes. Ultimately, the universe of breast cancer is restricted by the size of the human genome."

Reference: Ellis et al. Breast cancer genome. Presented April 2, 2011, at the 102nd Annual Meeting of the American Association for Cancer Research in Orlando, Fla.

Ding L, Ellis MJ, Weinstock GM, Aft R, Watson M, Ley TJ, Wilson RK, Mardis ER et al. Cancer remodeling in a basal-like breast cancer metastasis and xenograft. Nature. April 15, 2010.

This work was supported by grants from the National Human Genome Research Institute, the Breast Cancer Research Foundation, the National Cancer Institute, Susan G. Komen for the Cure and Washington University School of Medicine.

Nanoparticles Offer Hope for Common Skin Allergy

ScienceDaily (Apr. 3, 2011) — Tiny particles only billionths of a meter in diameter -- about two thousand would fit across the width of a human hair -- could offer big hope in a small package to the many millions of people who are allergic to the nickel in everything from jewelry to coins and cell phones, say scientists at Brigham and Women's Hospital (BWH).

In the April 3 online issue of Nature Nanotechnology, the team will report a new approach to preventing the common skin allergy.

Approximately ten to fifteen percent of the US population, or over 30 to 45 million people, plus many more worldwide, are allergic to the nickel found in many everyday objects. For these people the metal causes a red, itchy rash when it comes into contact with their skin. You can see many examples through a quick Google search for nickel-induced dermatitis.

However, even though some countries regulate the amount of the metal in certain products to limit exposure, there is no good solution to the problem. "There have been approaches to developing creams with agents that bind the nickel before it can penetrate the skin, but these are not effective in most patients and can even be toxic when the agents themselves penetrate the skin, as most do," says Jeffrey Karp, leader of the work and co-director of the Center for Regenerative Therapeutics at BWH. He adds, "People also sometimes coat their jewelry with nail polish to create a barrier between the skin and nickel ions, but this won't prevent all exposures, such as handling coins or wearing a watch."

Karp, who also holds appointments through Harvard Medical School, Harvard Stem Cell Institute (HSCI), and the Harvard-MIT Division of Health Sciences and Technology (HST), is himself allergic to nickel.

Now he and colleagues including R. Rox Anderson, a dermatologist at Harvard Medical School and Massachusetts General Hospital, have found that nanoparticles containing calcium could offer a safe solution to the problem. When applied to the skin in a cream, the nanoparticles efficiently capture the nickel, preventing it from making its way into the body. Further, the nanoparticles themselves were designed so that they cannot penetrate the skin. The cream with its nickel can then be easily washed off with water.

Says Anderson, "Despite barrier creams, anti-inflammatory drugs, and attempts to avoid nickel, this [metal] is still the most common cause of allergic skin reactions. Nanoparticles that bind to [the nickel] allergens but do not penetrate the skin offer a new strategy. Big hope in a small package!"

"We expect that a person could simply apply the cream just as they would hand cream," says Praveen Kumar Vemula of BWH, HMS, HSCI, and HST. Vemula is first author of the paper.

Toward a Solution

The idea for tackling the problem began when Karp, a specialist on nanoparticles, met Anderson at a dinner. Afterward, Karp sat at his computer thinking about how he could potentially work with the accomplished dermatologist to tackle medical problems. As he pondered, he looked at his hands, which were red and itchy from his nickel allergy. Could he and Anderson find a nontoxic, practical way to prevent nickel from penetrating the skin using nanoparticles?

The team began by focusing on compounds containing calcium, which are known to sequester nickel (some are used in the treatment of water). Next, they explored whether these compounds were available as nanoparticles. Karp knew that the tiny particles could potentially allow very efficient nickel capture thanks to their very high surface area.

The team limited their search to nanoparticles within a certain size range. "We wanted them to be large enough so they could not penetrate the skin, yet small enough to present a very large surface area for capturing nickel," Vemula says. (They ultimately decided on particles between 70 and 500 nanometers.) Finally, to cut the time involved in bringing a new technology to market, the team only explored nanoparticles already designated by the Food and Drug Administration as being generally recognized as safe (GRAS) for use in humans.

They found two compounds that met these criteria (calcium carbonate and calcium phosphate), added them to a common emollient to create a cream, and tested them under a variety of experimental conditions. For example, they applied the cream to samples of animal skin and to living animals, and tested it in the presence of artificial sweat (sweat is known to exacerbate the allergy, accelerating the release of nickel). Further, they conducted the tests with concentrations of nickel much higher than would be found in everyday situations.

"We were able to demonstrate that the particles could indeed capture nickel with high efficiency and prevent inflammation in nickel-sensitized animals," Karp says. Further, "we needed 11-fold less nanoparticles to get the same effect" as another common nickel-capture agent. (A significant drawback of the latter: it can penetrate the skin, and even small amounts can cause local and systemic toxicity.)

All results "suggest that nanoparticles can effectively prevent the penetration of nickel into the skin, and may therefore abrogate nickel-induced contact dermatitis," the team concluded in the Nature Nanotechnology paper.

The team has a patent on the work, which was funded by Brigham and Women's Hospital.

Skywalker Enzyme Ensures Optimal Communication Between Neurons

ScienceDaily (Apr. 2, 2011) — Patrik Verstreken (VIB/K.U.Leuven) has discovered the mechanism that ensures neurons can continue to send the right signals for long consecutive periods -- a process that is disrupted in neurological diseases such as Parkinson's. Verstreken and his colleagues discovered that an enzyme called Skywalker controls the subtle balance in communication.

Analogous image. This image depicts a boiling mud pool in Reykjanes, Iceland. The small bubbles represent synaptic vesicles.

"I hope that unraveling the way Skywalker works will not only teach us more about the way neurons communicate with each other but will also lead to new diagnostics and therapies for neurological diseases such as Parkinson's," says Verstreken.

Communication between brain cells

Brain disorders take a major toll on society. More than 8% of the population in the West depends on analgesics. Twenty per cent suffers from a mental disturbance and the number of people suffering from the effects of neurological diseases is estimated at 1 billion. Many of these problems are caused by the disruption of communication between brain cells. Hence, finding a solution depends on understanding this communication in the smallest details.

Communication between brain cells occurs at the synapses, where an electrical signal is passed via a vesicle (a small membrane-enclosed sac with signaling substances). The vesicle releases the signaling substances, thus activating another brain cell.

An eye for the proper balance

The vesicles are reused several times. This results in the gradual degradation of the proteins they need for carrying out their function properly, which in turn affects the release of signaling substances. How the vesicles are kept operational during this recycling process was a mystery until now. Most types of cells have incorporated an extra step into this recycling process via special cell compartments called endosomes. In the endosomes, vesicle proteins are sorted to ensure optimal functioning of the recycled vesicles.

However, it was not clear whether this extra step was relevant for vesicle recycling in brain cells. Various studies seemed to demonstrate that it was in fact missing in brain cells.

Skywalker regulates communication between brain cells

Patrik Verstreken and his colleagues have now discovered an enzyme, christened Skywalker, which regulates this extra step. The VIB researchers tested fruit flies unable to produce Skywalker. In these so-called sky flies, they noticed that broken-down proteins from the vesicles were more easily replaced, and that many more signaling substances were released than in the synapses of normal fruit flies. In other words, a lack of Skywalker increases the signal between two brain cells, resulting in overstressed flies.

But the discovery that inhibition of Skywalker leads to a stronger signal between brain cells offers possibilities for the fight against neurological diseases such as Parkinson's. In the early stages of these diseases, the signals between brain cells are too weak. Verstreken wants to study this further, but realizes that it will be an enormous challenge to find ways to maintain the subtle balance that ensures optimal communication.