Choroba Parkinsona: dlaczego komórki mózgowe umierają?
Naukowcy odkryli, że cząsteczka, o której już wiadomo, że jest ważna dla innych funkcji komórek, może również służyć jako cel przeciwko ciałom Lewy'ego, czyli złogom toksycznego białka, które gromadzą się w mózgu w chorobie Parkinsona.
Cząsteczka, zwana kardiolipiną, jest niezbędnym składnikiem błonowym mitochondriów, które są maleńkimi elektrowniami wewnątrz komórek, które dostarczają im energii i wspomagają ich metabolizm.
Ciała Lewy'ego są jedną z cech charakterystycznych choroby Parkinsona. Zawierają toksyczne skupiska alfa-synukleiny i innych białek, które nie zostały prawidłowo sfałdowane.
W artykule opublikowanym w czasopiśmie Nature Communications, naukowcy z University of Guelph w Kanadzie opisują, w jaki sposób odkryli „nowy mechanizm”, w którym kardiolipina fałduje alfa-synukleinę.
Odkryli również, że kardiolipina „może wyciągać” alfa-synukleinę z toksycznych skupisk i ponownie ją zwijać, „w ten sposób skutecznie buforując” lub opóźniając postęp toksyczności białka.
„Zidentyfikowanie kluczowej roli, jaką odgrywa kardiolipina”, zauważa starszy autor badania Scott D. Ryan, który jest profesorem z Wydziału Biologii Molekularnej i Komórkowej uniwersytetu, „w utrzymaniu funkcjonalności [alfa-synukleiny] kardiolipina może stanowić nowy cel rozwoju terapii przeciw chorobie Parkinsona ”.
Mechanizm alfa-synukleiny jest niejasny
Choroba Parkinsona to zaburzenie wyniszczające mózg, które z czasem się pogarsza. Najczęstsze objawy tego stanu to drżenie, sztywność mięśni, zaburzenia równowagi i koordynacji oraz spowolnienie ruchów.
Dochodzi również do objawów niezwiązanych z ruchem, które obejmują między innymi niepokój, depresję, zaburzenia snu, zaparcia i zmęczenie.
Na całym świecie z chorobą Parkinsona żyje ponad 10 milionów ludzi, w tym około 1 milion w Stanach Zjednoczonych i 100 000 w Kanadzie.
Choroba występuje najczęściej po 50 roku życia, chociaż w 10 procentach przypadków może wystąpić wcześniej.
Główna różnica między chorobą Parkinsona a innymi zaburzeniami ruchowymi polega na tym, że ta pierwsza jest spowodowana śmiercią komórek wytwarzających dopaminę w obszarze istoty czarnej mózgu.
Dopamina jest cząsteczką przekaźnikową lub neuroprzekaźnikiem, która pomaga kontrolować ruch. Wiele metod leczenia choroby Parkinsona ma na celu podniesienie poziomu dopaminy w mózgu.
Chociaż nieprawidłowo sfałdowana alfa-synukleina jest cechą ciał Lewy'ego - których obecność poprzedza śmierć komórek dopaminy w chorobie Parkinsona - specyficzny mechanizm jest nieco niejasny.
Wiemy jednak, że alfa-synukleina w swojej normalnej postaci wydaje się być ważna dla zdrowego funkcjonowania komórek.
Na przykład istnieją dowody sugerujące, że alfa-synukleina jest ważna dla przechowywania i recyklingu neuroprzekaźników, a także może odgrywać rolę w kontroli enzymów, które podnoszą poziom dopaminy.
Zmniejszone działanie kardiolipiny w komórkach mózgowych
Aby dowiedzieć się, jak komórki mózgowe radzą sobie z nieprawidłowo złożoną alfa-synukleiną, prof. Ryan i jego koledzy przeprowadzili eksperymenty z wykorzystaniem ludzkich komórek macierzystych.
„Myśleliśmy”, mówi prof. Ryan, „jeśli lepiej zrozumiemy, w jaki sposób komórki normalnie składają alfa-synukleinę, być może uda nam się wykorzystać ten proces do rozpuszczenia tych agregatów i spowolnienia rozprzestrzeniania się choroby”.
Naukowcy porównali normalne komórki macierzyste z tymi pochodzącymi od osób z chorobą Parkinsona, które są nosicielami zmutowanej wersji genu alfa-synukleiny.
Dzięki tym eksperymentom zespół odkrył, że alfa-synukleina przyłącza się do mitochondriów wewnątrz komórek mózgowych i że kardiolipina w mitochondriach ponownie fałduje białko w nietoksyczne formy, opóźniając w ten sposób proces toksyczności alfa-synukleiny.
Naukowcy odkryli również, że „zdolność buforowania jest zmniejszona” w komórkach, które miały zmutowane formy alfa-synukleiny, które prowadzą do rodzinnej choroby Parkinsona.
W związku z tym naukowcy sugerują, że zdolność kardiolipiny do spowolnienia lub zatrzymania postępu toksyczności alfa-synukleiny zostaje ostatecznie przytłoczona i prowadzi do śmierci komórek u osób z chorobą Parkinsona.
Są przekonani, że ich wyniki mogą doprowadzić do powstania nowego leku, który spowalnia postęp choroby poprzez celowanie w rolę kardiolipiny w fałdowaniu alfa-synukleiny.
„Jest nadzieja”, mówi prof. Ryan, „że będziemy w stanie uratować deficyty lokomotoryczne w modelu zwierzęcym. To duży krok w kierunku leczenia przyczyny tej choroby ”.
„Na podstawie tego odkrycia mamy teraz lepsze zrozumienie, dlaczego komórki nerwowe umierają w chorobie Parkinsona i jak możemy interweniować”.
Prof. Scott D. Ryan
