„Za dużo” wapnia w mózgu może powodować chorobę Parkinsona
Spostrzeżenia z nowego badania - przeprowadzonego przez University of Cambridge w Wielkiej Brytanii - na temat roli wapnia w mechanizmach sygnalizacyjnych komórek mózgowych przybliżają nas do zrozumienia przyczyn choroby Parkinsona.
Obecność złogów toksycznego białka lub ciał Lewy'ego wewnątrz komórek mózgowych jest rozpoznawalną cechą charakterystyczną choroby Parkinsona.
Złogi zawierają skupiska alfa-synukleiny i innych białek, które zwinęły się w niewłaściwy kształt.
Nowe badanie - teraz opublikowane w czasopiśmie Nature Communications - pokazuje, że wapń wpływa na sposób, w jaki alfa-synukleina wiąże się z pęcherzykami synaptycznymi.
Pęcherzyki synaptyczne to małe przedziały w zakończeniach nerwowych, w których znajdują się neuroprzekaźniki lub przekaźniki chemiczne, które przenoszą sygnały między komórkami mózgowymi.
„Istnieje doskonała równowaga”, zauważa współautorka, dr Amberley Stephens, badacz z tytułem doktora neuronauki molekularnej na Uniwersytecie w Cambridge, „wapnia i alfa-synukleiny w komórce, a kiedy jest ich zbyt dużo. po drugie, równowaga zostaje zachwiana i zaczyna się agregacja, prowadząca do choroby Parkinsona ”.
Normalna vs. nieprawidłowa alfa-synukleina
Na całym świecie z chorobą Parkinsona żyje ponad 10 milionów ludzi, w tym około 1 milion w Stanach Zjednoczonych. W chorobie Parkinsona dochodzi do postępującego niszczenia komórek mózgowych wytwarzających neuroprzekaźnik zwany dopaminą, który jest ważny dla kontrolowania ruchu.
Dlatego w miarę postępu choroby nastąpi pogorszenie objawów, takich jak spowolnienie ruchów, sztywność, drżenie oraz zaburzona koordynacja i równowaga.
Nowsze badania wykazały, że choroba Parkinsona wpływa również na komórki mózgowe, które nie wytwarzają dopaminy, co może wyjaśniać, dlaczego niektóre objawy nie są związane z ruchem.
Chociaż nieprawidłowe skupiska alfa-synukleiny - małego białka zawierającego tylko 140 aminokwasów - są głównym elementem ciał Lewy'ego obecnych w chorobie Parkinsona, wydaje się, że jej normalna postać jest niezbędna do wielu funkcji komórek mózgowych.
Jednak poza tym, że wiemy, że białko w jakiś sposób oddziałuje z pęcherzykami synaptycznymi, aby zapewnić płynny transport cząsteczek przez synapsę - lub przerwę między końcem nerwowym a następną komórką - niewiele wiemy o podstawowym mechanizmie.
Alfa-synukleina działa „jak czujnik wapnia”
„Alfa-synukleina”, zauważa starszy autor badania dr Gabriele Kaminski Schierle z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biotechnologii Uniwersytetu w Cambridge, „jest bardzo małym białkiem o bardzo małej strukturze i musi wchodzić w interakcje z innymi białkami lub struktury, aby stały się funkcjonalne, co utrudniało naukę ”.
Postęp w technologii mikroskopów oznacza, że naukowcy mogą teraz obserwować, co dzieje się wewnątrz komórek.
Dr Kaminski Schierle i współpracownicy zastosowali „mikroskopię super rozdzielczości” i „izolowane pęcherzyki synaptyczne”, aby zbadać szczegółowe zachowanie alfa-synukleiny.
Odkryli, że gdy poziom wapnia w komórce wzrasta, alfa-synukleina wiąże się z pęcherzykami w więcej niż jednym punkcie, co powoduje ich skupianie.
„Uważamy”, wyjaśnia współautorka, dr Janin Lautenschläger, również z Wydziału Inżynierii Chemicznej i Biotechnologii, „że alfa-synukleina jest prawie jak czujnik wapnia”.
„W obecności wapnia” - kontynuuje - „zmienia swoją strukturę i sposób, w jaki oddziałuje z otoczeniem, co jest prawdopodobnie bardzo ważne dla jego normalnego funkcjonowania”.
Delikatna równowaga
Autorzy sugerują, że nienormalne skupiska alfa-synukleiny powstają, gdy zachwiana jest delikatna równowaga między białkiem a wapniem. Sugerują szereg rzeczy, które mogą powodować taki brak równowagi, takich jak:
- związane z wiekiem spowolnienie eliminacji nadmiaru białka
- podwojenie produkcji alfa-synukleiny z powodu duplikacji genów
- wyższy poziom wapnia w komórkach mózgowych podatnych na chorobę Parkinsona
- niezdolność do skutecznego buforowania wapnia w komórkach wrażliwych na chorobę Parkinsona
Bardziej szczegółowe zrozumienie tego, jak alfa-synukleina zachowuje się zarówno w zdrowiu, jak iw chorobie, powinno doprowadzić do opracowania bardzo potrzebnych nowych leków na chorobę Parkinsona - podsumowują autorzy.
Zauważają również, że lek, który blokuje kanał wapniowy w chorobach serca, może „okazać się cennym kandydatem do przeciwdziałania [chorobie Parkinsona] poprzez obniżanie wewnątrzkomórkowego ładunku wapnia”.
„Po raz pierwszy widzieliśmy, że wapń wpływa na sposób, w jaki alfa-synukleina oddziałuje z pęcherzykami synaptycznymi”.
Dr. Janin Lautenschläger
