Otkrića stanica mogla bi pomoći u borbi protiv demencije
Znanstvenici su identificirali prethodno neotkrivene promjene koje se javljaju na staničnoj razini kod demencije i bolesti motornih neurona. Profesor Chris Miller s King's Collegea u Londonu, sa svojim timom, ispitivao je molekularnu "skelu" koja omogućuje interakciju presudnih dijelova tjelesnih stanica.
Ispitali su stanične komponente uključene u ovu strukturu, nazvane mitohondriji i endoplazmatski retikulum (ER). Mitohondriji proizvode energiju za stanicu, a ER stvara proteine i pohranjuje kalcij za staničnu signalizaciju. Zajedno čine čvrste strukturne veze koje olakšavaju mnoge funkcije stanica.
Mitohondriji dobivaju kalcij, važnu signalnu molekulu unutar živčanih stanica, iz ER-a kako bi mogli stvarati energiju. Ali previše kalcija šteti, pa protok kalcija mora biti vrlo pažljivo kontroliran.
Mitohondrije i ER često su fizički povezani proteinima, a kada signal kalcija između mitohondrija i ER pođe po zlu, to može pokrenuti fronto-temporalnu demenciju, drugi najčešći oblik demencije, i neurodegenerativne bolesti poput amiotrofične lateralne skleroze (oblik motoričkog neurona bolest). Ali točne metode povezivanja mitohondrija i ER do sada nisu bile jasne.
Laboratorijski testovi pokazali su da se ER protein zvan VAPB veže na mitohondrijski protein zvan PTPIP51 čineći povezujuću 'skelu.' Kada se poveća razina proteina VAPB i PTPIP51, mitohondriji i ER stvaraju još čvršće veze, kažu iz tima.
U testovima na mišjim stanicama, tim je otkrio da su veće razine proteina nazvane TPD-43 dovele do popuštanja skele između ER i mitohondrija. Ovo je zvuk ranijih nalaza da se nakupljanje TDP-43 često može vidjeti kod fronto-temporalne demencije i amiotrofične lateralne skleroze.
Također može započeti proces bolesti u testovima na glodavcima. Štoviše, važnost TDP-43 u ovim bolestima podcrtava istraživanje koje pokazuje da su mutacije u genu TDP-43 odgovorne za stanje nekih pacijenata.
"Na molekularnoj razini mnogi procesi polaze po zlu kod demencije i bolesti motornih neurona, a jedna od zagonetki s kojom smo suočeni jest postoji li zajednički put koji povezuje te različite procese", kaže profesor Miller.
"Naše istraživanje sugerira da popuštanje ove" skele "između mitohondrija i ER u stanici može biti ključni proces u neurodegenerativnim bolestima poput demencije ili bolesti motornih neurona."
Točnije, čini se da višak TDP-43 uzrokuje oštećenje skele ER-mitohondrija ometanjem signalnih putova kalcija.
Tim se nada da će njihova nova otkrića o TDP-43 i interakciji VAPB / PTPIP51 koja reguliraju veze ER-mitohondrije možda pomogla "pružiti potencijalnu novu metu za razvoj novih tretmana za ove razarajuće poremećaje." Njihovo izvješće objavljeno je u časopisu Prirodne komunikacije.
Zasebno detaljno ispitivanje Alzheimerove bolesti i veze ER-mitohondrije proveo je tim iz Medicinskog centra Sveučilišta Columbia u New Yorku, New York. Proveli su laboratorijske testove koji su pokazali da „promijenjena komunikacija ER-mitohondrija leži u srcu Patogeneza Alzheimerove bolesti. "
Dodaju da su mnoge promjene uočene u bolesnika s Alzheimerovom bolešću, poput povišene razine kolesterola i glukoze, te promjene na staničnim membranama "upravo one funkcije koje su povezane s vezama između ER i mitohondrija".
Te se promjene rutinski vide u bolesnika s Alzheimerovom bolešću. Stoga bi ER-mitohondrijska komunikacija "mogla igrati dosad neprepoznatu i kritičnu ulogu u patogenezi Alzheimerove bolesti koja bi nam mogla pomoći da bolje razumijemo ovu razarajuću bolest i mogla bi imati potencijalne ciljeve za nove strategije liječenja."
Daljnja istraživanja provedena su na obiteljskoj Alzheimerovoj bolesti. Ovo je rijedak oblik stanja koji ima tendenciju da bude teži i rano se javi (ispod 65 godina). Čini se da je i među tim bolesnicima poremećena interakcija ER / mitohondriji. Čini se da je to uzrok problema s motoričkom koordinacijom u cerebelumu mozga.
Druge su studije otkrile da signalizacija kalcija između mitohondrija i ER također ide po zlu kod Parkinsonove bolesti, degenerativne bolesti živčanog sustava. Kriv je možda ‘nevaljali’ protein nazvan alfa-sinuklein.
Vidjeno je u vezama mitohondrija / ER u uzorcima stanica i moždanom tkivu ljudi i miševa, a utvrđeno je da stvara ljepljive nakupine, poznate kao Lewyjeva tijela, koja začepljuju zahvaćene živčane stanice.
"Vjerujemo da naši rezultati imaju dalekosežne implikacije kako na naše razumijevanje alfa-sinukleina, tako i na liječenje neurodegenerativnih bolesti koje karakterizira nenormalno nakupljanje alfa-sinukleina", pišu oni.
"Ovo će otvoriti potpuno novi put za razvoj lijekova koji čuvaju ove bitne veze."
Reference
Stoica, R. i sur. Asocijacije ER-mitohondrija regulirane su interakcijom VAPB-PTPIP51, a ometaju ih TDP-43 povezani ALS / FTP. Prirodne komunikacije, 3. lipnja 2014. doi: 10.1038 / ncomms4996
Area-Gomez, E. i sur. Uregulirana funkcija ER membrana povezanih s mitohondrijom u Alzheimerovoj bolesti. EMBO Journal, 5. studenog 2012., doi: 10.1038 / emboj.2012.202.
Guardia-Laguarta, C. i sur. α-sinuklein je lokaliziran u ER membranama povezanim s mitohondrijima. Časopis za neuroznanost, 1. siječnja 2014. doi: 10.1523 / JNEUROSCI.2507-13.2014.
Sepulveda-Falla, D. i sur. Obiteljska Alzheimerova bolest povezana s presenilin-1 mijenja cerebelarnu aktivnost i homeostazu kalcija. Časopis za klinička ispitivanja, Svezak 124, izdanje 4, 1. travnja 2014., doi: 10.1172 / JCI66407
