Alzheimerova choroba: Co vede k poškození mozkových buněk?
Vědci objevili mechanismus, kterým toxický mozkový protein, který je charakteristickým znakem Alzheimerovy choroby, může poškodit neurony nebo mozkové buňky.
Tým Grenobleova institutu ve Francii, který provedl objev, také navrhuje potenciální způsob odzbrojení mechanismu během raných stadií onemocnění.
Studie se týká fungování dendritických trnů, což jsou drobné struktury v rozvětvených částech mozkových buněk, které přijímají signály z jiných mozkových buněk.
Zdá se, že beta-amyloid, toxický protein, který se hromadí v mozku lidí s Alzheimerovou chorobou, spouští mechanismus, který narušuje fungování dendritických trnů.
Mechanismus deaktivuje protein zvaný cofilin 1 a aktivita tohoto proteinu je zásadní pro zdravé fungování dendritických trnů.
The Journal of Neuroscience nedávno zveřejnil studijní dokument o výzkumu.
Popisuje, jak tým použil vzorky mozkové tkáně z myších modelů a lidí s Alzheimerovou chorobou, aby dospěl ke svým zjištěním.
Klíčovým zjištěním bylo, že expozice beta-amyloidním peptidům, které jsou stavebními kameny toxického proteinu, vedla ke zvýšení neaktivní formy kofilinu 1.
„A co víc,“ poznamenává spoluautor studie José Martínez-Hernández, Ph.D., který nyní pracuje na katedře biochemie a molekulární biologie na univerzitě ve Baskicku ve Španělsku, „beta-amyloidní peptidy vedou k dlouhodobě méně trnů; když přestanou být funkční, postupem času se postupně ztrácejí. “
Alzheimerova choroba ničí mozková spojení
Alzheimerova choroba je nevratné onemocnění mozku, které se časem zhoršuje. Je to nejčastější příčina demence.
Nemoc narušuje schopnost pamatovat si, přemýšlet a plnit jednoduché úkoly, dokud se lidé s Alzheimerovou chorobou již o sebe nebudou moci postarat. Většina lidí začíná mít příznaky v polovině 60. let.
Podle Národního institutu pro stárnutí se odborníci domnívají, že ve Spojených státech žije více než 5,5 milionu lidí s Alzheimerovou chorobou.
Různé formy demence mají různé znaky. U Alzheimerovy choroby patří mezi charakteristické rysy toxické nahromadění beta-amyloidu a jiného proteinu zvaného tau a ztráta spojení mezi neurony.
Neurony přenášejí informace v mozku a přenášejí signály z mozku do jiných částí těla, jako jsou orgány a svaly.
Miliardy neuronů v mozku spolu komunikují prostřednictvím odesílání a přijímání chemických zpráv napříč „specializovanými strukturami“ známými jako synapsie. Tyto struktury přicházejí a odcházejí a podle zkušeností se posilují a oslabují.
Mozek ukládá dlouhodobé informace změnou chemie a struktury synapsí. Vědci se domnívají, že dynamická a kolísavá povaha synapsí podporuje paměť a učení.
Synapse, dendritické trny a cytoskelety
Když informace ve formě chemických poslů cestují synapse z jedné mozkové buňky do druhé, rozvětvené struktury zvané dendrity přivádějí signály do přijímajícího neuronu.
Dendritické trny jsou drobné výčnělky na rozvětvených strukturách, které aktivně přijímají signály z jiných mozkových buněk.
Nedávný výzkum odhaluje, jak v mozkové tkáni postižené Alzheimerovou chorobou toxický beta-amyloid poškozuje synapsie snížením aktivity proteinu cofilin 1 v dendritických trnech.
Mozkové buňky mají cytoskelet, který nejen udržuje svou trojrozměrnou strukturu, ale je také zodpovědný za dynamický transport látek uvnitř buňky.
Cytoskeletony tuto schopnost mají, protože se skládají z vysoce aktivních aktinových vláken, která, jak vysvětluje Martínez, „jsou ukotvena, ale neustále se pohybují, jako by byly eskalátorem.“
Cofilin 1 rozkládá vlákna na samostatné aktinové jednotky, „úkol, který udržuje dynamiku aktivní,“ dodává.
Inaktivace cofilinu 1 zhoršuje dendritické trny
Fosforylace nebo přidání fosforylové skupiny ke kofilinu 1 však činí protein neaktivním.
Vědci pozorovali, jak expozice beta-amyloidním peptidům v kultivovaných mozkových buňkách vedla k více fosforylovanému kofilinu 1. To snížilo dynamiku aktinových vláken a zase zhoršilo schopnost dendritických trnů přijímat signály.
Další výzkum ukázal, že enzym zvaný Rho-asociovaná protein kináza (ROCK) může být cílem pro snížení fosforylace kofilinu 1. Enzym aktivuje a deaktivuje další molekuly fosforylací.
Testy s lékem zvaným Fasudil, který blokuje ROCK, ukázaly, že zvrátilo účinky, které tým pozoroval u aktinových vláken.
Martínez říká, že výsledky studie podporují představu, že cílení na ROCK a cofilin 1 během raných stádií Alzheimerovy choroby by mohlo potenciálně odvrátit poškození, které beta-amyloid způsobuje dendritickým páteřím a synapsím.
Navrhuje, aby další výzkum léků, které „konkrétně zastaví fosforylaci“ cofilinu 1 v mozkových buňkách, mohl být slibnou cestou k hledání nových způsobů léčby Alzheimerovy choroby.
"Nepřišli jsme s akčním mechanismem, ale potvrdili jsme, že inhibice fosforylační dráhy kofilinu 1 brání tomu, aby expozice beta-amyloidním peptidům způsobila deaktivaci proteinu a následný účinek na cytoskelet dendritických trnů." “
José Martínez-Hernández, Ph.D.
