Choroba Alzheimera: Ochrona „potęgi” komórek może napędzać nowe leczenie
Uszkodzenie mitochondriów - maleńkich elektrowni wewnątrz komórek, które dostarczają im energii - wyzwala zdarzenia, które pojawiają się na wczesnym etapie choroby Alzheimera i mogą stanowić obiecujący cel leczenia.
Tak kończy się nowe badanie opublikowane w czasopiśmie Alzheimer’s & Dementia To pokazuje, jak oligomeryczny amyloid beta - wysoce toksyczne białko - zaburza mitochondria.
Badanie ujawnia również, w jaki sposób obróbka wstępna może chronić ludzkie komórki mózgowe przed takimi uszkodzeniami.
„Mitochondria”, mówi naczelny autor dr Diego Mastroeni, adiunkt na Arizona State University w Tempe, „są głównym źródłem energii w komórkach mózgowych, a niedobory metabolizmu energetycznego okazały się jednym z najwcześniejszych zdarzeń w chorobie Alzheimera patobiologia ”.
Alzheimer to wyniszczająca choroba, która niszczy tkankę mózgową i pozbawia ludzi zdolności do myślenia, zapamiętywania, podejmowania decyzji, kontaktów towarzyskich i samodzielnego życia.
Jest to najczęstsza forma demencji i szósta najczęstsza przyczyna zgonów w Stanach Zjednoczonych, gdzie choruje na nią ponad 5 milionów ludzi.
Obciążenie chorobą Alzheimera w Stanach Zjednoczonych rośnie wraz ze starzeniem się populacji. Koszt choroby Alzheimera i innych demencji wzrośnie z 259 miliardów dolarów do 1,1 biliona dolarów w latach 2017-2050.
W miarę postępu choroba zmienia biologię i chemię mózgu, powodując obumieranie komórek nerwowych lub neuronów i kurczenie się tkanek.
Obecnie nie ma lekarstwa ani skutecznego leczenia, które znacznie spowalnia postęp choroby Alzheimera.
Wiadomo, że oznaki wczesnej zmiany tkanki są w toku, zanim pojawią się behawioralne objawy choroby Alzheimera; Jednak pomimo pewnych mocnych teorii dokładne przyczyny pozostają tajemnicą.
Amyloid beta i choroba Alzheimera
Dominująca teoria dotycząca początków choroby Alzheimera sugeruje, że nagromadzenie lepkich fragmentów białek zwanych amyloidem beta uruchamia łańcuch zdarzeń w mózgu, które prowadzą do choroby.
Głównym dowodem na poparcie tej teorii amyloidu jest to, że sekcje zwłok mózgów osób, które zmarły na chorobę Alzheimera, mają dwa charakterystyczne typy nieprawidłowego gromadzenia się białek: sploty wewnątrz komórek i płytki między komórkami.
Te cechy choroby Alzheimera zostały znalezione głównie w hipokampie, korze nowej i innych częściach mózgu, które znajdują się poniżej kory i są ważne dla myślenia, pamięci i uczenia się.
Jednak w miarę pogłębiania badań nad chorobą i jej możliwymi przyczynami pojawiły się problemy z teorią amyloidu - twierdzą autorzy nowego badania.
Jeden problem dotyczy niespójności w dowodach. Na przykład niektóre badania wykazały, że pomimo dużej obecności blaszek amyloidowych w mózgach, niektórzy starsi pacjenci nie wykazywali mierzalnych deficytów w myśleniu i pamięci, podczas gdy inni pacjenci z ciężkimi objawami podobnymi do choroby Alzheimera wykazywali bardzo małe nagromadzenie nieprawidłowego białka amyloidu. .
Innym powodem do zakwestionowania teorii amyloidu jest to, że eksperymentalne leki, których celem jest amyloid jako sposób leczenia choroby Alzheimera, wykazały rozczarowujące wyniki w badaniach klinicznych i nie zdołały powstrzymać spadku.
Te pytania i problemy skłoniły naukowców do argumentowania, że płytki i sploty prawdopodobnie pojawiają się w późniejszych stadiach choroby Alzheimera i że w grę wchodzą inne czynniki wyzwalające.
Rola dla mitochondriów?
Mitochondria to małe przedziały wewnątrz komórek, w których tlen i składniki odżywcze przekształcają się w adenozynotrójfosforan (ATP), który jest głównym źródłem paliwa dla aktywności komórkowej.
„Dziesięciolecia badań” ujawniły, że te komórkowe potęgi różnią się między mózgami Alzheimera a zdrowymi mózgami.
Doprowadziło to do poglądu, że mitochondria odgrywają ważną rolę w chorobie Alzheimera, nie tylko jako czynniki przyczyniające się do choroby, ale także jako czynniki wywołujące chorobę.
Obecna debata obejmuje zarówno sugestie, że amyloid beta powoduje dysfunkcję mitochondriów, jak i sugerowanie, że „kaskada” zmian mitochondrialnych „hierarchicznie zastępuje” rozwój beta-amyloidu.
Inny argument w debacie sugeruje, że w chorobie Alzheimera „wysoce toksyczna” forma amyloidu beta - znana jako oligomeryczny amyloid beta - przyspiesza zanik mitochondriów, który występuje naturalnie wraz z wiekiem.
Nowe badanie, w którym analizuje się wpływ oligomerycznego amyloidu beta na mitochondria w komórkach mózgowych, dostarcza nowych dowodów w tym kierunku.
Dowody na zakłócenia w mitochondriach
Do swoich badań dr Mastroeni i współpracownicy wyodrębnili neurony piramidalne z hipokampu w mózgach pacjentów, którzy zmarli na chorobę Alzheimera.
Neurony piramidalne zostały opisane jako „poruszające i wstrząsające” mózgu i są ważne dla przetwarzania poznawczego. Wiadomo, że choroby wyniszczające mózg, takie jak choroba Alzheimera, nieproporcjonalnie zabijają te komórki.
Kiedy badali neurony piramidalne hipokampu, naukowcy znaleźli dowody - w postaci zmniejszonej ekspresji wielu genów mitochondrialnych - sugerujące, że ich mitochondria zostały zakłócone przez oligomeryczny amyloid beta.
Odkryli, że taka sama zmniejszona ekspresja genów mitochondrialnych wystąpiła, gdy wystawili komórki z linii ludzkich komórek nerwiaka zarodkowego na toksyczne białko.
Inne typy komórek - takie jak astrocyty i komórki mikrogleju - wyekstrahowane z hipokampu tego samego mózgu dotkniętego chorobą Alzheimera, nie wykazały oznak uszkodzenia mitochondriów. Komórki astrocytów i mikrogleju zapewniają wsparcie, takie jak utrzymanie równowagi chemicznej i dostarczanie składników odżywczych.
Leczenie wstępne może chronić neurony
W innej serii eksperymentów naukowcy wstępnie potraktowali ludzkie neurony w laboratorium związkiem, który jest strukturalnie podobny do CoQ10, o którym wiadomo, że zwiększa ATP i ogranicza stres oksydacyjny - kolejny proces, który może degradować mitochondria.
Kiedy wystawili wstępnie potraktowane neurony na działanie oligomerycznego amyloidu beta, wykazali zmniejszone oznaki degradacji mitochondriów. Sugerują, że ten wynik może utorować drogę do nowych metod leczenia choroby Alzheimera.
„Badanie to wzmacnia toksyczność oligomerycznego amyloidu beta w mitochondriach neuronów i podkreśla znaczenie związków ochronnych w ochronie mitochondriów przed toksycznością oligomerycznego amyloidu beta”.
Dr Diego Mastroeni
