„Príliš veľa“ vápnika v mozgu môže spôsobiť Parkinsonovu chorobu
Poznatky z novej štúdie - University of Cambridge vo Veľkej Británii - o úlohe vápnika v signálnych mechanizmoch mozgových buniek nás približujú k pochopeniu príčin Parkinsonovej choroby.
Prítomnosť toxických bielkovinových usadenín alebo Lewyho teliesok vo vnútri mozgových buniek je uznávaným znakom Parkinsonovej choroby.
Tieto usadeniny obsahujú zhluky alfa-synukleínu a ďalších proteínov, ktoré sa prehýbali do nesprávneho tvaru.
Nová štúdia - teraz publikovaná v časopise Komunikácia o prírode - ukazuje, že vápnik ovplyvňuje spôsob, akým sa alfa-synukleín viaže na synaptické vezikuly.
Synaptické vezikuly sú malé kompartmenty v nervových zakončeniach, ktoré držia neurotransmitery alebo chemických poslov, ktoré prenášajú signály medzi mozgovými bunkami.
„Existuje vynikajúca rovnováha,“ poznamenáva spoluautorka Dr. Amberley Stephensová, postdoktorandka v odbore molekulárnej neurológie na University of Cambridge, „vápnika a alfa-synukleínu v bunke, a keď je ich príliš veľa, alebo na druhej strane sa rovnováha nakloní a začne agregácia, ktorá vedie k Parkinsonovej chorobe. “
Normálny vs. abnormálny alfa-synukleín
Na celom svete žije viac ako 10 miliónov ľudí s Parkinsonovou chorobou, z toho asi 1 milión v Spojených štátoch. Pri Parkinsonovej chorobe dochádza k progresívnej deštrukcii mozgových buniek, ktoré produkujú neurotransmiter nazývaný dopamín, ktorý je dôležitý pre riadenie pohybu.
S progresiou ochorenia preto dôjde k zhoršeniu prejavov, ako sú spomalenie pohybu, strnulosť, tremor a zhoršená koordinácia a rovnováha.
Novšie štúdie odhalili, že Parkinsonova choroba ovplyvňuje aj mozgové bunky, ktoré neprodukujú dopamín, čo by mohlo vysvetliť, prečo niektoré príznaky nesúvisia s pohybom.
Aj keď abnormálne zhluky alfa-synukleínu - malého proteínu obsahujúceho iba 140 aminokyselín - sú hlavným prvkom Lewyho teliesok, ktoré sú prítomné pri Parkinsonovej chorobe, zdá sa, že jeho normálna forma je nevyhnutná pre množstvo funkcií mozgových buniek.
Okrem toho, že vieme, že proteín nejako interaguje so synaptickými vezikulami, aby sa zabezpečil plynulý transport molekúl cez synapsiu - alebo medzeru medzi nervovým zakončením a ďalšou bunkou - vieme o základnom mechanizme len málo.
Alfa-synukleín funguje „ako senzor vápnika“
„Alfa-synukleín,“ upozorňuje vedúca štúdie Dr. Gabriele Kaminski Schierle z Katedry chemického inžinierstva a biotechnológie na univerzite v Cambridge, „je veľmi malý proteín s veľmi malou štruktúrou a musí interagovať s inými proteínmi alebo štruktúr, aby sa stal funkčným, čo sťažilo štúdium. “
Pokrok v technológii mikroskopov znamená, že vedci môžu teraz pozorovať, čo sa deje vo vnútri buniek.
Dr. Kaminski Schierle a kolegovia použili „mikroskopiu s vysokým rozlíšením“ a „izolované synaptické vezikuly“ na preskúmanie podrobného správania alfa-synukleínu.
Zistili, že keď hladina vápniku stúpa v bunke, alfa-synukleín sa viaže na vezikuly na viac ako jednom mieste, čo spôsobuje zhlukovanie vezikúl.
„Myslíme si,“ vysvetľuje spoluautorka Dr. Janin Lautenschläger, tiež z Katedry chemického inžinierstva a biotechnológie, „že alfa-synukleín je takmer ako senzor vápnika.“
„Za prítomnosti vápnika mení jeho štruktúra a spôsob jeho interakcie s prostredím, čo je pravdepodobne veľmi dôležité pre jeho normálnu funkciu,“ pokračuje.
Jemná rovnováha
Autori navrhujú, aby sa vytvorili abnormálne zhluky alfa-synukleínu, keď dôjde k narušeniu krehkej rovnováhy medzi proteínom a vápnikom. Navrhujú niekoľko vecí, ktoré by mohli spôsobiť takúto nerovnováhu, ako napríklad:
- vekom spomalené vylučovanie prebytočných bielkovín
- zdvojnásobenie produkcie alfa-synukleínu v dôsledku duplikácie génov
- vyššie hladiny vápnika v mozgových bunkách citlivých na Parkinsonovu chorobu
- neschopnosť účinne tlmiť vápnik v bunkách citlivých na Parkinsonovu chorobu
Autori uzatvárajú, že podrobnejšie pochopenie toho, ako sa alfa-synukleín chová v zdraví aj v chorobe, by malo viesť k veľmi potrebným novým liekom na Parkinsonovu chorobu.
Poznamenávajú tiež, že liek, ktorý blokuje vápnikový kanál pri srdcových ochoreniach, sa „môže ukázať ako cenný kandidát na pôsobenie proti [Parkinsonovej chorobe] znížením intracelulárnej dávky vápnika“.
"Je to prvýkrát, čo sme videli, že vápnik ovplyvňuje spôsob interakcie alfa-synukleínu so synaptickými vezikulami."
Janin Lautenschlägerová
