Alzheimer: Ce duce la deteriorarea celulelor creierului?
Oamenii de știință au descoperit un mecanism prin care o proteină toxică a creierului, care este un semn distinctiv al bolii Alzheimer, poate afecta neuronii sau celulele creierului.
Echipa de la Institutul de Neuroștiințe din Grenoble din Franța, care a făcut descoperirea, sugerează, de asemenea, o modalitate potențială de dezarmare a mecanismului în primele etape ale bolii.
Studiul se referă la funcționarea spinilor dendritici, care sunt structurile minuscule din părțile ramificate ale celulelor creierului care primesc semnale de la alte celule ale creierului.
Se pare că beta-amiloidul, o proteină toxică care se acumulează în creierul persoanelor cu boală Alzheimer, declanșează un mecanism care perturbă funcționarea coloanelor dendritice.
Mecanismul dezactivează o proteină numită cofilină 1, iar activitatea acestei proteine este crucială pentru buna funcționare a coloanelor dendritice.
Journal of Neuroscience a publicat recent o lucrare de studiu cu privire la cercetare.
Descrie modul în care echipa a folosit probe de țesut cerebral de la modele de șoareci și de la persoanele cu boala Alzheimer pentru a ajunge la concluziile lor.
O constatare cheie a fost că expunerea la peptidele beta-amiloide, care sunt elementele constitutive ale proteinei toxice, a dus la o creștere a formei inactive a cofilinei 1.
„Ce este mai mult”, notează co-autorul studiului, dr. D. Martínez, care lucrează acum la Departamentul de Biochimie și Biologie Moleculară de la Universitatea din Țara Bascilor din Spania, „peptidele beta-amiloide duc la mai puțini spini pe termen lung; când încetează să mai fie funcționale, se pierd treptat în timp. ”
Boala Alzheimer distruge conexiunile creierului
Alzheimer este o boală ireversibilă a creierului care se înrăutățește în timp. Este cea mai frecventă cauză a demenței.
Boala erodează capacitatea de a-și aminti, de a gândi și de a îndeplini sarcini simple, până când persoanele cu Alzheimer nu se mai pot îngriji de ele însele. Majoritatea indivizilor încep să simtă simptome la mijlocul anilor '60.
Potrivit Institutului Național pentru Îmbătrânire, experții consideră că există mai mult de 5,5 milioane de persoane care trăiesc cu boala Alzheimer în Statele Unite.
Diferite forme de demență au semnale distinctive diferite. În boala Alzheimer, caracteristicile distinctive includ o acumulare toxică de beta-amiloid și o altă proteină numită tau și pierderea conexiunilor între neuroni.
Neuronii transmit informații în creier și transportă semnale din creier către alte părți ale corpului, cum ar fi organele și mușchii.
Miliardele de neuroni din creier comunică între ei prin trimiterea și primirea de mesaje chimice prin „structuri specializate” cunoscute sub numele de sinapse. Aceste structuri vin și pleacă și se întăresc și slăbesc, în funcție de experiență.
Creierul stochează informații pe termen lung prin schimbarea chimiei și structurii sinapselor. Oamenii de știință cred că natura dinamică, fluctuantă, a sinapselor stă la baza memoriei și a învățării.
Sinapse, coloane dendritice și citoscheleturi
Când informațiile, sub formă de mesageri chimici, călătoresc pe o sinapsă de la o celulă creierului la alta, structurile ramificate numite dendrite aduc semnalele în neuronul receptor.
Spini dendritici sunt proeminențe minuscule pe structurile de ramificare care primesc în mod activ semnale de la alte celule ale creierului.
Cercetările recente dezvăluie cum, în țesutul cerebral afectat de boala Alzheimer, beta-amiloidul toxic afectează sinapsele prin reducerea activității proteinei cofilinei 1 în coloanele dendritice.
Celulele creierului au un citoschelet care nu numai că susține structura lor tridimensională, dar este, de asemenea, responsabilă pentru transportul dinamic al substanțelor în interiorul celulei.
Citoscheletele au această capacitate, deoarece constau din filamente de actină extrem de active, care, după cum explică Martínez, „sunt ancorate, dar se mișcă constant ca și cum ar fi o scară rulantă”.
Cofilina 1 rupe filamentele în unități de actină separate, „o sarcină care menține dinamica activă”, adaugă el.
Inactivarea cofilinei 1 afectează coloanele dendritice
Fosforilarea sau adăugarea unei grupări fosforil, la cofilina 1, face ca proteina să fie inactivă.
Cercetătorii au observat cum expunerea la peptide beta-amiloide în celulele cerebrale cultivate a condus la mai multă cofilină fosforilată 1. Acest lucru a redus dinamismul filamentelor de actină și, la rândul său, a afectat capacitatea spinilor dendritici de a primi semnale.
O investigație ulterioară a dezvăluit că o enzimă numită proteină kinază asociată cu Rho (ROCK) ar putea fi o țintă pentru reducerea fosforilării cofilinei 1. Enzima activează și dezactivează alte molecule prin fosforilare.
Testele cu un medicament numit Fasudil care blochează ROCK au arătat că a inversat efectele pe care echipa le-a observat în filamentele de actină.
Martínez spune că rezultatele studiului susțin noțiunea că vizarea ROCK și a cofilinei 1 în stadiile incipiente ale bolii Alzheimer ar putea evita potențialele daune pe care beta-amiloidul le provoacă pe coloanele dendritice și sinapsele.
El sugerează că cercetările ulterioare asupra medicamentelor care „opresc în mod specific fosforilarea” cofilinei 1 în celulele creierului ar putea fi o cale promițătoare pentru găsirea de noi tratamente pentru boala Alzheimer.
„Nu am venit cu un mecanism de acțiune, dar am confirmat că inhibarea căii de fosforilare a cofilinei 1 împiedică expunerea la peptidele beta-amiloide să provoace dezactivarea proteinei și efectul consecutiv asupra citoscheletului spinilor dendritici. ”
Dr. José Martínez-Hernández
