Nový přístup může zachránit mozkové buňky při neurodegenerativních onemocněních
Neurodegenerativní onemocnění, jako jsou Alzheimerova a Huntingtonova choroba, sdílejí mechanismus poškození mozkových buněk, který by mohl nabídnout nový cíl léčby, podle nového výzkumu v lidských buňkách a myších.
Nedávný Přírodní neurovědy Studie popisuje, jak vědci odhalili mechanismus a jak vede ke smrti neuronů nebo nervových buněk.
"Identifikovali jsme potenciální nový způsob, jak snížit smrt nervových buněk u řady nemocí charakterizovaných takovými ztrátami," říká hlavní autorka studie Daria Mochly-Rosen, Ph.D., profesorka chemické a systémové biologie na Stanford University School. medicíny v Kalifornii.
Mechanismus zahrnuje mikroglie a astrocyty, dva typy buněk, které normálně pomáhají chránit neurony nebo nervové buňky.
Mikroglie a astrocyty jsou gliové buňky, typ buněk, který vědci kdysi považovali za „lepidlo nervového systému“.
To však již neplatí, protože vědci stále více objevují, že gliové buňky hrají zásadní roli ve vývoji a funkci mozku.
Mezi mnoha úlohami, které astrocyty plní, je stanovení počtu a umístění spojů, které neurony navzájem vytvářejí. Tyto gliové buňky také uvolňují různé chemikálie, jako jsou růstové faktory a látky nezbytné pro metabolismus.
Mezitím mikroglie hledají známky poškození tkáně a odstraňují látky, které by ji mohly způsobit, včetně patogenů chorob a fragmentů nebo zbytků neuronů.
Gliální buňky a neurodegenerativní onemocnění
Nahromadění toxických proteinů v mozkových buňkách je nyní známým znakem neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova, Huntingtonova a amyotrofická laterální skleróza (ALS).
Nahromadění toxických bílkovin zastaví správné fungování nervových buněk a nakonec způsobí jejich smrt.
Ve své studijní práci autoři také popisují další, méně známou vlastnost neurodegenerativních onemocnění. Touto funkcí je aktivace gliových buněk „do stavu, který spouští zvýšenou sekreci prozánětlivých faktorů.“
Tato aktivace gliových buněk zase vede k řadě procesů, které také poškozují neurony. Vědci tuto sbírku mechanismů nazývají „neurozánět“.
Vědci předpokládali, že spouštěčem neurozánětu gliovými buňkami byla přítomnost úlomků z neuronů.
Například studie na zvířatech ukázaly, že po poranění mozku mohou mikroglie aktivovat astrocyty do stavu zvaného A1 a způsobit další poškození a smrt neuronů.
Spouštěč tohoto mechanismu však byl nejasný, stejně jako to, zda existují sloučeniny, které mohou zastavit astrocyty ve vstupu do hyperaktivního stavu A1. To jsou otázky, které se nová studie snažila vyřešit.
Mitochondrie a jejich neočekávané chování
Při zkoumání mikroglie vědci prokázali, že škodlivý, začarovaný kruh zánětu se může také vyvinout, když nejsou žádné kousky neuronu, které by se odstranily. Šli tedy hledat spoušť. Zjistili to ve zvědavé formě mitochondriálního chování.
Mitochondrie jsou malé elektrárny uvnitř buněk, které produkují energii pro buňky k tvorbě proteinů a provádění jejich různých funkcí. Typická buňka může obsahovat tisíce mitochondrií.
Tým k jejich překvapení zjistil, že tyto drobné buněčné komponenty se zdají být schopné vysílat mezi buňkami signály smrti.
Mitochondrie jsou v nepřetržitém dynamickém stavu měnící se velikosti, tvaru a umístění v buňkách. Fragmentují a znovu se shromažďují v procesu stálého štěpení a fúze a rovnováha mezi těmito dvěma procesy může určit, jak dobře fungují mitochondrie uvnitř buněk.
Příliš mnoho fúzí způsobuje, že mitochondrie ztrácejí na obratnosti; příliš mnoho štěpení a jsou příliš roztříštěné, aby fungovaly.
Ukazuje se, že toxické proteiny za neurodegenerativním onemocněním mohou stimulovat hyperaktivitu v Drp1, což je enzym, který je nezbytný pro udržení rovnováhy štěpení a fúze v mitochondriích.
V dřívějších studiích Mochly-Rosen a její tým zjistili, že léčba peptidem nebo malým proteinem P110 může snížit mitochondriální štěpení a následné poškození buněk, které indukuje hyperaktivní Drp1.
Snížený zánět a smrt neuronů
V nové studii vědci zjistili, že několikaměsíční ošetření myší P110 snížilo aktivitu mikroglií a astrocytů a zánět mozků zvířat.
V dalších experimentech s použitím kultivovaných buněk tým zjistil, že jak mikroglie, tak astrocyty mohou vytlačit poškozené mitochondrie do svého okolí a že mohou poškodit a zabít neurony. Tyto experimenty také ukázaly, že P110 to může blokovat.
Nedávné studie ukázaly, že zdravé buňky mohou také vyhnat mitochondrie a že to neškodí. Zanícené mikroglie a astrocyty však vylučovaly poškozené mitochondrie, které byly smrtící pro blízké neurony.
Tým zjistil, že P110 byl schopen dostatečně blokovat fragmentaci mitochondrií uvnitř mikroglií a astrocytů, aby významně snížil smrt neuronů.
Vědci nyní pokračují ve svém výzkumu, aby přesně zjistili, jak poškozené mitochondrie vyloučené z gliových buněk vyvolávají smrt neuronů.
