Nový prístup môže zachrániť mozgové bunky pri neurodegeneratívnych ochoreniach
Neurodegeneratívne choroby, ako sú Alzheimerova a Huntingtonova choroba, zdieľajú mechanizmus poškodenia mozgových buniek, ktorý by podľa nového výskumu v oblasti ľudských buniek a myší mohol ponúknuť nový cieľ liečby.
Nedávna Prírodoveda Štúdia popisuje, ako vedci odhalili mechanizmus a ako vedie k smrti neurónov alebo nervových buniek.
„Zistili sme potenciálny nový spôsob, ako znížiť smrť nervových buniek pri mnohých chorobách charakterizovaných takýmito stratami,“ hovorí vedúca autorka štúdie Daria Mochly-Rosen, Ph.D., profesorka chemickej a systémovej biológie na Stanford University School. medicíny v Kalifornii.
Mechanizmus zahŕňa mikroglie a astrocyty, dva typy buniek, ktoré zvyčajne pomáhajú chrániť neuróny alebo nervové bunky.
Mikroglie a astrocyty sú gliové bunky, typ buniek, ktoré vedci kedysi považovali za „lepidlo nervového systému“.
To však už neplatí, pretože vedci čoraz viac zisťujú, že gliové bunky hrajú zásadnú úlohu vo vývoji a funkcii mozgu.
Medzi mnohými úlohami, ktoré astrocyty plnia, je určenie počtu a umiestnení spojení, ktoré neuróny navzájom vytvárajú. Tieto gliové bunky tiež uvoľňujú rôzne chemikálie, ako sú rastové faktory a látky nevyhnutné pre metabolizmus.
Mikroglie medzitým sledujú príznaky poškodenia tkaniva a odstraňujú látky, ktoré by ich mohli spôsobiť, vrátane patogénov chorôb a fragmentov alebo zvyškov neurónov.
Gliálne bunky a neurodegeneratívne ochorenie
Nahromadenie toxických proteínov v mozgových bunkách je dnes dobre známym znakom neurodegeneratívnych chorôb, ako sú Alzheimerova choroba, Huntingtonova choroba a amyotrofická laterálna skleróza (ALS).
Nahromadenie toxického proteínu zastavuje správne fungovanie nervových buniek a nakoniec vedie k ich smrti.
Autori vo svojej štúdii tiež popisujú ďalší, menej známy znak neurodegeneratívnych chorôb. Touto funkciou je aktivácia gliových buniek „do stavu, ktorý spúšťa zvýšené vylučovanie prozápalových faktorov“.
Táto aktivácia gliových buniek zase vedie k sérii procesov, ktoré tiež poškodzujú neuróny. Vedci túto zbierku mechanizmov nazývajú „neurozápaly“.
Vedci predpokladajú, že spúšťačom neuroinflamácie gliových buniek bola prítomnosť zvyškov neurónov.
Napríklad štúdie na zvieratách preukázali, že po poranení mozgu môžu mikroglie aktivovať astrocyty do stavu nazývaného A1 a spôsobiť ďalšie poškodenie a smrť neurónov.
Spúšťač tohto mechanizmu však nebol jasný, rovnako ako to, či existujú zlúčeniny, ktoré môžu zabrániť astrocytom vo vstupe do hyperaktívneho stavu A1. To sú otázky, ktoré sa nová štúdia snažila vyriešiť.
Mitochondrie a ich neočakávané správanie
Pri skúmaní mikroglií vedci preukázali, že škodlivý, začarovaný kruh zápalu sa môže vyvinúť aj vtedy, keď nie sú k dispozícii žiadne kúsky neurónu, ktoré by sa dali vyčistiť. Išli teda hľadať spúšť. Zistili to v kurióznej forme mitochondriálneho správania.
Mitochondrie sú malé elektrárne vo vnútri buniek, ktoré produkujú energiu pre bunky na výrobu bielkovín a vykonávanie ich rôznych funkcií. Typická bunka môže obsahovať tisíce mitochondrií.
Tím na ich prekvapenie zistil, že sa zdá, že tieto drobné súčasti buniek dokážu vysielať medzi bunkami signály smrti.
Mitochondrie sú v neustálom dynamickom stave zmeny veľkosti, tvaru a umiestnenia v bunkách. Fragmentujú sa a znovu zhromažďujú v procese neustáleho štiepenia a fúzie a rovnováha medzi týmito dvoma procesmi môže určiť, ako dobre fungujú mitochondrie vo vnútri buniek.
Príliš veľa fúzie spôsobuje, že mitochondrie stratia svoju obratnosť; príliš veľa štiepenia a príliš fragmentované na to, aby fungovali.
Zdá sa, že toxické proteíny za neurodegeneratívnym ochorením môžu podnietiť hyperaktivitu v Drp1, enzýme, ktorý je nevyhnutný na udržanie rovnováhy štiepenia a fúzie v mitochondriách.
V predchádzajúcich štúdiách Mochly-Rosen a jej tím zistili, že liečba peptidom alebo malým proteínom P110 môže znížiť mitochondriálne štiepenie a následné poškodenie buniek, ktoré indukuje hyperaktívny Drp1.
Znížený zápal a smrť neurónov
V novej štúdii vedci zistili, že ošetrenie myší P110 počas niekoľkých mesiacov znížilo aktivitu mikroglií a astrocytov a zápal v mozgu zvierat.
V ďalších experimentoch s použitím kultivovaných buniek tím zistil, že mikroglie aj astrocyty môžu vytlačiť poškodené mitochondrie do svojho okolia a že môžu poškodiť a zabiť neuróny. Tieto experimenty tiež ukázali, že P110 to môže blokovať.
Posledné štúdie preukázali, že zdravé bunky môžu tiež vylučovať mitochondrie a že to nepoškodzuje. Zapálené mikroglie a astrocyty však vylučovali poškodené mitochondrie, ktoré boli smrteľné pre blízke neuróny.
Tím zistil, že P110 bola schopná dostatočne blokovať fragmentáciu mitochondrií vo vnútri mikroglií a astrocytov, aby významne znížila smrť neurónov.
Vedci teraz pokračujú vo výskume s cieľom presne zistiť, ako poškodené mitochondrie vylúčené z gliových buniek spôsobujú smrť neurónov.
