Parkinson, demencja: czy to klucz do profilaktyki?
Choroba Parkinsona i demencja z ciałami Lewy'ego charakteryzują się upośledzeniem funkcji mózgu związanym ze śmiercią neuronów. Przełomowe nowe badanie wykazało, w jaki sposób główny winowajca uszkodzeń neuronów - białko alfa-synukleina - szkodzi neuronom.
Choroba Parkinsona jest schorzeniem neurodegeneracyjnym charakteryzującym się upośledzeniem funkcji motorycznych i poczucia równowagi fizycznej.
Jej objawy wynikają z uszkodzenia i śmierci komórek mózgowych, co jest również cechą otępienia związanego z chorobą neurodegeneracyjną z ciałami Lewy'ego (DLB).
DLB charakteryzuje się zarówno upośledzoną funkcją motoryczną choroby Parkinsona, jak i utratą pamięci oraz innymi typami zaburzeń funkcji poznawczych charakterystycznych dla choroby Alzheimera.
Osoby z chorobą Parkinsona mogą również rozwinąć formę demencji zwaną „demencją z powodu choroby Parkinsona”.
We wszystkich tych chorobach nieprawidłowe fałdowanie - wadliwa struktura - białka zwanego „alfa-synukleiną” prowadzi do tworzenia się złogów, które zakłócają zdrowe funkcjonowanie komórek mózgowych.
Zazwyczaj te formy tworzą się w neuronach znajdujących się w hipokampie, regionie mózgu, który odgrywa kluczową rolę w procesach uczenia się oraz w tworzeniu pamięci i przypominaniu.
Chociaż wiadomo, że nieprawidłowo sfałdowane agregaty białka alfa-synukleiny ostatecznie prowadzą do śmierci komórki mózgowej, a tym samym do poważnego upośledzenia różnych funkcji poznawczych, jak dotąd naukowcy nie zrozumieli mechanizmów leżących u podstaw takiego wyniku.
W nowym badaniu starszy badacz Laura Volpicelli-Daley - która pracuje na University of Alabama w Birmingham School of Medicine - i współpracownicy postanowili poszukać tego brakującego wglądu.
Ich artykuł - który jest obecnie opublikowany w czasopiśmie Acta Neuropathologica Communications - wyjaśnia, jakie zmiany zachodzą na poziomie komórkowym w mózgu, po utworzeniu agregatów alfa-synukleiny, a przed śmiercią neuronów.
Volpicelli-Daley i jej współpracownicy mają nadzieję, że ich odkrycia mogą ostatecznie zaowocować ulepszonymi metodami leczenia, które mogą zapobiec lub nawet pomóc odwrócić uszkodzenia neuronów, które mogą prowadzić do demencji.
„W chorobie Parkinsona można podawać lewodopę, aby poprawić funkcje motoryczne; ale nie ma nic, co mogłoby powstrzymać objawy niemotoryczne ”, wyjaśnia Volpicelli-Daley.
Mapowanie nieprawidłowych zmian neuronalnych
We wcześniejszych badaniach Volpicelli-Daley i jej zespół opracowali wówczas eksperymentalny model złogów sztucznych alfa-synuklein in vitro, który pozwolił im na symulację rozwoju tych agregatów w komórkach mózgowych.
Na potrzeby nowych badań naukowcy zastosowali tę technikę do uzyskania agregatów alfa-synukleiny, które następnie wprowadzili do komórek mózgowych myszy.
Następnie zbadali zmiany, które zaszły w neuronach hipokampu po 7 dniach - w momencie, w którym śmierć komórki mózgowej nie została jeszcze wywołana.
Na tym etapie występowały wysokie poziomy alfa-synukleiny w aksonach komórek mózgowych, projekcjach, których zadaniem było wysyłanie impulsów elektrycznych przenoszących informacje między neuronami.
Volpicelli-Daley i współpracownicy odkryli, że agregaty alfa-synukleiny prowadzą do dziwnych błędów w „mechanizmach komunikacyjnych” neuronów hipokampu.
W związku z tym występowała nieprawidłowa aktywność zarówno w presynaptycznych (przesyłających sygnał), jak i postsynaptycznych (odbierających sygnał) końcach komórek mózgowych. A zmiany te nastąpiły na jakiś czas przed wywołaniem neurodegeneracji, po której nastąpiła śmierć komórki.
„Coś wyraźnie dzieje się z neuronami, zanim umrą”, zauważa Volpicelli-Daley, dodając: „Na terminalu presynaptycznym, miejscu neuronu, który uwalnia związki chemiczne zwane neuroprzekaźnikami, występuje zwiększona aktywność”.
„Z drugiej strony” - kontynuuje - „istnieje zmniejszona aktywność postsynaptyczna, miejsce w sąsiednim neuronie, w którym te uwolnione substancje chemiczne aktywują systemy przekaźnikowe”, co „może sugerować, że neurony są plastyczne, to znaczy neurony przystosowują się do zwiększonej aktywności ”.
To nie jest dobry znak, ponieważ „Z biegiem czasu ta nieprawidłowa aktywność może ostatecznie doprowadzić do śmierci neuronu”, jak wyjaśnia Volpicelli-Daley.
„Przełomowe badanie”
Jednak praca badaczy nie kończy się na tych odkryciach. Starszy autor zauważa, że należy przeprowadzić więcej badań dotyczących samej (wciąż tajemniczej) alfa-synukleiny i roli, jaką odgrywa ona zwykle w funkcjonowaniu komórek mózgowych.
„Następnym krokiem”, mówi Volpicelli-Daley, „będzie zbadanie, w jaki sposób alfa-synukleina zwiększa aktywność presynaptyczną i czy jest to utrata funkcji alfa-synukleiny w tym przedziale neuronów, czy też jest to spowodowane tworzeniem toksycznych agregatów alfa-synukleiny . ”
Jeremy Herskowitz, który jest drugim starszym badaczem w tym badaniu, sugeruje, że praca zespołu stanowi nowy punkt zwrotny w krajobrazie badań nad chorobą Parkinsona i demencją.
„To przełomowe badanie i jedno z pierwszych, które dotyczy krytycznych i wcześniej nieuchwytnych pytań dotyczących wpływu toksycznej alfa-synukleiny na strukturę i fizjologię neuronów pamięci”.
Jeremy Herskowitz
