Alzheimerova choroba může být způsobena „spontánní chemií“
Přes desetiletí výzkumu Alzheimerova choroba stále obsahuje mnoho záhad. Nedávná studie se ptá, zda by spontánní změny chemie proteinů mohly pomoci vysvětlit neurologické znaky Alzheimerovy choroby.
Alzheimerova choroba je nejčastější formou demence; v současné době postihuje přibližně 5,5 milionu lidí ve Spojených státech.
V současné době neexistuje žádný lék a vědci se stále snaží vyrovnat s tím, co Alzheimerovu chorobu způsobuje.
Hlavním zaměřením lékařského výzkumu byly plaky a spletence, markery Alzheimerovy mozku na bázi bílkovin.
Nedávný příspěvek publikovaný v ACS Central Science, se ptá, zda by tyto vlastnosti mohly nastat kvůli tomu, co označují jako „spontánní chemie“.
Plakety a zamotání
Plaky sestávají z proteinu zvaného beta-amyloid. Obvykle je tento protein odstraněn buňkami, ale v Alzheimerově mozku se drží ve shlucích mezi nervovými buňkami.
Protein zvaný tau tvoří neurofibrilární spletence, které se vyvíjejí uvnitř mozkových buněk. Tau je spojován s mikrotubuly, což jsou dlouhé, tenké trubicové struktury, které poskytují buňce podporu.
U Alzheimerovy choroby je tau změněn a mikrotubuly se nemohou správně tvořit; místo toho tvoří zkroucená vlákna.
Navzdory relativně dobrému pochopení proteinových markerů Alzheimerovy choroby stále není jasné, proč se vyvíjejí.
Jak vysvětluje profesor Ryan R. Julian, hlavní výzkumník současné studie, „Dominantní teorie založená na hromadění beta-amyloidu existuje již po celá desetiletí a byly provedeny pokusy o několik klinických studií založených na této teorii, ale všechny selhaly. “
Lysosomální skladování
Ačkoli jsou plaky a spletence téměř běžnými jmény, další aspekt Alzheimerovy choroby je méně známý: skladování lysozomů.
Lysosomy, které se nacházejí v buňkách, jsou v podstatě sáčky enzymů. Působí jako systém pro likvidaci buněčného odpadu, který štěpí staré nebo rozbité proteiny a posílá součásti zpět k recyklaci.
Někdy lysozomy selhávají - pokud genetické mutace interferují s konstrukcí některého z jejich enzymů, produkuje lysozomální skladovací nemoci.
Za těchto vzácných podmínek vstupují proteiny do lysozomů, které mají být rozloženy, ale protože příslušný enzym je vadný nebo neexistuje, proteiny jednoduše zůstávají umístěny uvnitř lysozomu a brání jeho fungování. Buňka si všimne této chyby a vytvoří nový lysozom. Pokud selže i ten, postup se opakuje.
V průběhu času se buňka naplní vadnými lysozomy a zemře. Pokud k tomu dojde v neuronech - které se nerozdělí - když zemřou, nejsou nahrazeny.
"Mozky lidí, kteří mají poruchu ukládání lysozomů [...], a mozky lidí, kteří mají Alzheimerovu chorobu, jsou si podobné, pokud jde o skladování lysozomů."
Prof. Ryan R. Julian
Podle autorů studie mezi tyto podobnosti patří „plodné ukládání selhaných lysozomálních těl, akumulace senilních plaků a tvorba neurofibrilárních spleti.“
Pokračují: „Ve skutečnosti jsou snímky skenování elektronovou mikroskopií lysozomálního úložiště (v neuronech) mezi oběma chorobami prakticky nerozeznatelné.“
Jemná, spontánní chemie
Vědci z Kalifornské univerzity v Riverside se domnívají, že beta-amyloid a tau procházejí chemickými změnami, které zabraňují jejich rozpadu; konkrétně procházejí izomerizací nebo epimerizací.
V obou těchto chemických změnách, které mohou nastat spontánně, se mění aminokyseliny, které tvoří bílkoviny.
Změny jsou jemné, ale postačují k tomu, aby se zabránilo jejich vysoce specifickým enzymům. Prof. Julian vysvětluje, že je to „jako zkoušet si nasadit levou rukavici na pravou ruku.“
Spontánní chemické změny se s největší pravděpodobností vyskytnou v proteinech s dlouhou životností, jako jsou ty, které se podílejí na Alzheimerově chorobě.
Ačkoli vědci vědí, že beta-amyloid a tau zažívají tyto změny, podle profesora Juliana „nikdo nikdy nezkoumal, zda by tyto modifikace mohly zabránit lysozomům ve štěpení proteinů.“
Důležité je, že k lysozomálnímu ukládání dochází před tvorbou plaků, což podle autorů naznačuje, že lysozomální dysfunkce může hrát kauzální roli.
Izomery a epimery
Pomocí hmotnostní spektrometrie a kapalinové chromatografie vědci prokázali, že izomerizované nebo epimerizované verze beta-amyloidu a tau, jak bylo předpovězeno, nebyly rozloženy lysozomálními enzymy.
Také provedli testy na lysozomy živých myších buněk. Chemicky pozměněné proteiny byly opět nepropustné pro enzymatické síly lysozomů.
"Proteiny s dlouhým poločasem rozpadu se stárnou a stávají se problémem lysozomálního ukládání pozorovaného u Alzheimerovy choroby [...]. Pokud máme pravdu, otevřelo by to nové cesty k léčbě a prevenci této nemoci. “
Prof. Ryan R. Julian
Autoři doufají, že tento nový přístup může jednoho dne vyvolat novou vlnu Alzheimerových drog.
Prof. Julian věří, že ukládání lysozomů lze zabránit recyklací proteinů „tak, aby nevydrželi tak dlouho, aby prošli těmito chemickými úpravami. V současné době nejsou k dispozici žádné léky stimulující tuto recyklaci. “
Tato studie nabízí nový pohled na to, jak a proč by Alzheimerova choroba mohla začít. Ale protože je to poprvé, co studie zkoumala skladování lysozomů a spontánní chemické změny v tau a beta-amyloidu, bude to nějakou dobu trvat, než povede k účinnému zásahu.
