Αλτσχάιμερ: Τι οδηγεί σε βλάβη εγκεφαλικών κυττάρων;
Οι επιστήμονες έχουν ανακαλύψει έναν μηχανισμό μέσω του οποίου μια τοξική εγκεφαλική πρωτεΐνη που αποτελεί χαρακτηριστικό γνώρισμα της νόσου του Alzheimer μπορεί να βλάψει τους νευρώνες ή τα εγκεφαλικά κύτταρα.
Η ομάδα του Ινστιτούτου Νευροεπιστημών της Γκρενόμπλ στη Γαλλία που έκανε την ανακάλυψη προτείνει επίσης έναν πιθανό τρόπο αφοπλισμού του μηχανισμού κατά τα πρώτα στάδια της νόσου.
Η μελέτη αφορά τη λειτουργία των δενδριτικών σπονδυλικών στηλών, οι οποίες είναι οι μικροσκοπικές δομές στα διακλαδισμένα μέρη των εγκεφαλικών κυττάρων που λαμβάνουν σήματα από άλλα εγκεφαλικά κύτταρα.
Φαίνεται ότι το β-αμυλοειδές, μια τοξική πρωτεΐνη που συσσωρεύεται στον εγκέφαλο των ατόμων με νόσο του Alzheimer, ενεργοποιεί έναν μηχανισμό που διαταράσσει τη λειτουργία των δενδριτικών σπονδυλικών στηλών.
Ο μηχανισμός απενεργοποιεί μια πρωτεΐνη που ονομάζεται κοφιλίνη 1 και η δραστηριότητα αυτής της πρωτεΐνης είναι ζωτικής σημασίας για την υγιή λειτουργία των δενδριτικών σπονδυλικών στηλών.
ο Περιοδικό Νευροεπιστήμης δημοσίευσε πρόσφατα ένα έγγραφο μελέτης για την έρευνα.
Περιγράφει πώς η ομάδα χρησιμοποίησε δείγματα εγκεφαλικού ιστού από μοντέλα ποντικών και άτομα με νόσο του Αλτσχάιμερ για να φτάσει στα ευρήματά τους.
Ένα βασικό εύρημα ήταν ότι η έκθεση σε βήτα-αμυλοειδή πεπτίδια, τα οποία είναι τα δομικά στοιχεία της τοξικής πρωτεΐνης, οδήγησε σε αύξηση της ανενεργής μορφής της κοφιλίνης 1.
«Επιπλέον,» σημειώνει ο συν-συγγραφέας της μελέτης José Martínez-Hernández, Ph.D., ο οποίος εργάζεται τώρα στο Τμήμα Βιοχημείας και Μοριακής Βιολογίας του Πανεπιστημίου της Χώρας των Βάσκων στην Ισπανία, «τα πεπτίδια β-αμυλοειδούς οδηγούν σε λιγότερες αγκάθια μακροπρόθεσμα όταν παύσουν να λειτουργούν, χάνονται σταδιακά με την πάροδο του χρόνου. "
Η νόσος του Αλτσχάιμερ καταστρέφει τις εγκεφαλικές συνδέσεις
Το Αλτσχάιμερ είναι μια μη αναστρέψιμη εγκεφαλική νόσος που επιδεινώνεται με την πάροδο του χρόνου. Είναι η πιο κοινή αιτία της άνοιας.
Η ασθένεια διαβρώνει τη δυνατότητα να θυμάστε, να σκέφτεστε και να εκτελείτε απλές εργασίες, έως ότου τα άτομα με Αλτσχάιμερ δεν μπορούν πλέον να φροντίζουν τον εαυτό τους. Τα περισσότερα άτομα αρχίζουν να εμφανίζουν συμπτώματα στα μέσα της δεκαετίας του '60.
Σύμφωνα με το Εθνικό Ινστιτούτο για τη Γήρανση, οι ειδικοί πιστεύουν ότι υπάρχουν περισσότερες από 5,5 εκατομμύρια άνθρωποι που ζουν με τη νόσο του Αλτσχάιμερ στις Ηνωμένες Πολιτείες.
Διαφορετικές μορφές άνοιας έχουν διαφορετικά χαρακτηριστικά. Στη νόσο του Alzheimer, τα διακριτικά χαρακτηριστικά περιλαμβάνουν μια τοξική συσσώρευση βήτα-αμυλοειδούς και μια άλλη πρωτεΐνη που ονομάζεται tau και την απώλεια συνδέσεων μεταξύ των νευρώνων.
Οι νευρώνες μεταδίδουν πληροφορίες στον εγκέφαλο και μεταφέρουν σήματα από τον εγκέφαλο σε άλλα μέρη του σώματος, όπως όργανα και μύες.
Τα δισεκατομμύρια νευρώνες στον εγκέφαλο επικοινωνούν μεταξύ τους στέλνοντας και λαμβάνοντας χημικά μηνύματα σε «εξειδικευμένες δομές» γνωστές ως συνάψεις. Αυτές οι δομές έρχονται και φεύγουν και ενισχύονται και αποδυναμώνουν, ανάλογα με την εμπειρία.
Ο εγκέφαλος αποθηκεύει μακροπρόθεσμες πληροφορίες αλλάζοντας τη χημεία και τη δομή των συνάψεων. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η δυναμική, κυμαινόμενη φύση των συνάψεων στηρίζει τη μνήμη και τη μάθηση.
Συνάψεις, δενδριτικές σπονδυλικές στήλες και κυτταροσκελετοί
Όταν οι πληροφορίες, με τη μορφή χημικών αγγελιοφόρων, ταξιδεύουν σε μια σύναψη από ένα εγκεφαλικό κύτταρο σε άλλο, οι διακλαδισμένες δομές που ονομάζονται δενδρίτες φέρνουν τα σήματα στον νευρώνα λήψης.
Οι δενδρικές σπονδυλικές στήλες είναι μικροσκοπικές προεξοχές στις δομές διακλάδωσης που λαμβάνουν ενεργά σήματα από άλλα κύτταρα του εγκεφάλου.
Η πρόσφατη έρευνα αποκαλύπτει πώς, στον εγκεφαλικό ιστό που επηρεάζεται από τη νόσο του Alzheimer, τοξικά βήτα-αμυλοειδή βλάπτουν τις συνάψεις μειώνοντας τη δραστηριότητα της πρωτεΐνης κοφιλίνης 1 στις δενδριτικές σπονδυλικές στήλες.
Τα εγκεφαλικά κύτταρα έχουν κυτταροσκελετό που όχι μόνο διατηρεί την τρισδιάστατη δομή τους, αλλά είναι επίσης υπεύθυνο για τη δυναμική μεταφορά ουσιών μέσα στο κύτταρο.
Οι κυτταροσκελετοί έχουν αυτήν την ικανότητα επειδή αποτελούνται από πολύ ενεργά νήματα ακτίνης, τα οποία, όπως εξηγεί ο Martínez, «είναι αγκυροβολημένα αλλά κινούνται συνεχώς σαν να ήταν κυλιόμενη σκάλα».
Ο Cofilin 1 διασπά τα νήματα σε ξεχωριστές μονάδες ακτίνης, «μια εργασία που διατηρεί τη δυναμική ενεργή», προσθέτει.
Η απενεργοποίηση της κοφιλίνης 1 βλάπτει τα δενδριτικά αγκάθια
Η φωσφορυλίωση, ή η προσθήκη μιας φωσφορυλομάδας, στην κοφιλίνη 1, ωστόσο, καθιστά την πρωτεΐνη ανενεργή.
Οι ερευνητές παρατήρησαν πώς η έκθεση σε βήτα-αμυλοειδή πεπτίδια σε καλλιεργημένα εγκεφαλικά κύτταρα οδήγησε σε περισσότερο φωσφορυλιωμένη κοφιλίνη 1. Αυτό μείωσε τον δυναμισμό των νημάτων ακτίνης και, με τη σειρά του, εξασθένησε την ικανότητα των δενδριτικών σπονδυλικών στηλών να λαμβάνουν σήματα.
Περαιτέρω έρευνα αποκάλυψε ότι ένα ένζυμο που ονομάζεται πρωτεΐνη κινάσης που σχετίζεται με Rho (ROCK) θα μπορούσε να είναι στόχος για τη μείωση της φωσφορυλίωσης της κοφιλίνης 1. Το ένζυμο ενεργοποιεί και απενεργοποιεί άλλα μόρια μέσω φωσφορυλίωσης.
Δοκιμές με ένα φάρμακο που ονομάζεται Fasudil που μπλοκάρει το ROCK έδειξαν ότι αντιστράφηκε τα αποτελέσματα που η ομάδα παρατήρησε στα νημάτια ακτίνης.
Ο Martínez λέει ότι τα ευρήματα της μελέτης υποστηρίζουν την ιδέα ότι η στόχευση του ROCK και της κοφιλίνης 1 κατά τα αρχικά στάδια της νόσου του Alzheimer ενδέχεται να αποτρέψει τη ζημία που προκαλεί το β-αμυλοειδές στις δενδριτικές σπονδυλικές στήλες και συνάψεις.
Προτείνει ότι η περαιτέρω έρευνα για φάρμακα που «σταματούν συγκεκριμένα τη φωσφορυλίωση» της κοφιλίνης 1 στα εγκεφαλικά κύτταρα θα μπορούσε να είναι μια πολλά υποσχόμενη οδός για την εξεύρεση νέων θεραπειών για τη νόσο του Alzheimer.
«Δεν έχουμε επινοήσει έναν μηχανισμό δράσης, αλλά επιβεβαιώσαμε ότι η αναστολή της οδού φωσφορυλίωσης της κοφιλίνης 1 εμποδίζει την έκθεση σε βήτα-αμυλοειδή πεπτίδια να προκαλέσει την απενεργοποίηση της πρωτεΐνης και την επακόλουθη επίδραση στον κυτταροσκελετό των δενδριτικών σπονδυλικών στηλών. "
José Martínez-Hernández, Ph.D.
