Prevencija stanične smrti kod Alzheimerove bolesti

Znanstvenici se nadaju da će razviti metodu suzbijanja smrti živčanih stanica u Alzheimerovoj bolesti.

Tim koji je vodio profesor Bernd Reif sa Tehničkog sveučilišta u Münchenu u Njemačkoj, pobliže je proučio proteine ​​zvane beta-amiloidi koji se skupljaju stvarajući duge fibrile ili spletke koji uzrokuju smrt živčanih stanica kako bolest napreduje.

Kako bi spriječili da se ti proteini skupljaju zajedno, znanstvenici su koristili male proteine ​​toplinskog šoka, drugu obitelj proteina koje su stanice stvorile u stresnim uvjetima. Ovi proteini toplinskog šoka pokazali su u testovima da se prikače na deformirane proteine ​​prije nego što se zgrude i pomognu vratiti njihov pravilan oblik.

Znanstvenici su upotrijebili postupak nazvan čvrsta spektroskopija nuklearne magnetske rezonancije (čvrsti NMR) kako bi identificirali mjesta u proteinima toplinskog šoka zvana alfa-B-kristalin koji se vežu za beta-amiloid. Ali ovaj je postupak težak jer alfa-B-kristalin postoji u raznim različitim oblicima koji se trajno zamjenjuju.

"Uz to, ima veliku molekularnu težinu", rekao je Reif. "Ovi čimbenici jako otežavaju analizu strukture."

Budući da je postupak toliko izazovan, ovo je "prema istraživanju prva" izravna analiza strukture proteina toplinskog šoka tijekom interakcije s vezivnim partnerom. Unatoč poteškoćama, tim je otkrio da, osim što sprečavaju beta-amiloide da stvaraju fibrile, proteini toplinskog šoka također "brtve" postojeće fibrile tako da se daljnji beta-amiloidi ne mogu akumulirati.

Iako uloga koju ovi proteini igraju u neurodegenerativnim bolestima tek treba zakucati, oni se već smatraju agensima u novim lijekovima. To predstavlja "novo područje primjene ovog svestranog pomagača", kaže tim. Mali proteini toplinskog šoka "obećavajući su novi pristup koji se može primijeniti u liječenju neurodegenerativnih bolesti", vjeruju.

Tim planira provesti daljnja istraživanja na području alfa-B-kristalina koji veže vrste proteina koji se, za razliku od beta-amiloida, neuredno skupljaju. Njihov rad objavljen je u časopisu Strukturna molekularna biologija prirode.

Jedan od posebnih proteina toplinskog šoka, nazvan protein toplinskog šoka 70 (HSP70), bio je u fokusu mnogih studija. Tim sa sveučilišta Qingdao u Kini pregledao je do danas otkrića. Kažu, "HSP70 privlači veliku pozornost širom svijeta, jer igra presudnu ulogu u sprečavanju pogrešnog stvaranja proteina u Alzheimerovoj bolesti."

Objašnjavaju da je HSP70 prisutan u gotovo svim dijelovima ljudske stanice, gdje štiti proteine ​​od pogrešnog savijanja i popravlja oštećene proteine. U laboratorijskim testovima moždane stanice koje su programirane da proizvode dodatni HSP70 nisu pokazale abnormalno presavijanje beta-amiloida koji pokreće Alzheimerovu bolest.

Nadalje, HSP70 pomaže u sprječavanju povećane stope odumiranja moždanih stanica viđenih u postmortalnim tkivima od osoba s Alzheimerovom bolešću. Ova povećana stanična smrt posljedica je nakupljanja beta-amiloida i oksidativnog stresa. Sveukupno, postoje dva glavna načina na koje bi se HSP70 mogao koristiti za liječenje Alzheimerove bolesti: podizanjem tjelesne razine HSP70 u tijelu ili podizanjem HSP70 putem lijekova.

Stručnjaci pišu: „Brojne studije pokazale su da bi HSP70 mogao suzbiti napredovanje Alzheimerove bolesti. Stoga bi ciljanje HSP70 moglo predstavljati obećavajuću strategiju za liječenje Alzheimerove bolesti. "

Međutim, neka ograničenja moraju se prevladati prije nego što se proteini toplinskog šoka mogu koristiti s pacijentima. Na primjer, učinci davanja HSP70 su nepredvidivi jer je odgovarajuća doza nepoznata.

"U cjelini, bit će potrebne daljnje studije kako bi se u potpunosti razjasnile uloge HSP70 u Alzheimerovoj bolesti", piše istraživački tim Qingdao. Ali, "Ovo bi moglo donijeti nadu da ćemo na kraju pobijediti Alzheimerovu bolest."

Stručnjaci sa Sveučilišta Catania u Italiji slažu se. Profesor Vittorio Calabrese i kolege navode: „Kao jedan od najvažnijih neurodegenerativnih poremećaja, Alzheimerova bolest je progresivni poremećaj s kognitivnim i pamćenjem, gubitkom govora, promjenom osobnosti i gubitkom sinapse.

„S obzirom na sve starije stanovništvo Sjedinjenih Država, predviđa se da će broj oboljelih od Alzheimerove bolesti doseći 14 milijuna sredinom 21. stoljeća u nedostatku učinkovitih intervencija. Ovo će predstavljati golem ekonomski i osobni teret za ljude u ovoj zemlji. "

Tim dodaje da sada postoje snažni dokazi koji sugeriraju da su čimbenici poput poremećenog metabolizma proteina ključni za Alzheimerovu bolest. Podizanje razine HSP70 jedan je od potencijalno uspješnih pristupa, vjeruju oni.

Znanstvenici sa Sveučilišta New York trenutno rade na najboljim načinima ispitivanja lijekova za povećanje razine HSP70 u tijelu, kako bi se eliminirao abnormalni beta-amiloid. Izvještavaju da su "pokušaji ciljanja nekih od ovih proteina toplinskog šoka do sada bili neuspješni, dok su drugi trenutno u različitim razvojnim fazama."

Pokušaji da se utvrdi potencijal HSP70 uključuju niz laboratorijskih testova koji koriste kulture sisavaca, kvasca ili bakterija. Tim radi na stvaranju nove metode koja može pokazati učinak HSP70, s ciljem učinkovitog utvrđivanja najbolje formulacije za klinička ispitivanja na ljudima.

Reference

Mainz, A. i sur. Chaperone alfa B-kristalin koristi različita sučelja za hvatanje amorfnog i amiloidnog klijenta. Strukturna molekularna biologija prirode, 12. listopada 2015. doi: 10.1038 / nsmb.3108

Lu, R. C. i sur. Proteini toplinskog šoka 70 kod Alzheimerove bolesti. BioMed Research International, 6. studenoga 2014. doi: 10.1155 / 2014/435203

Dattilo, S. i sur. Proteini toplinskog šoka i hormeza u dijagnostici i liječenju neurodegenerativnih bolesti. Imunitet i starenje, 4. studenoga 2015. doi: 10.1186 / s12979-015-0046-8

Repalli, J. i Meruelo, D. Probirne strategije za identificiranje modulatora HSP70 za liječenje Alzheimerove bolesti. Dizajn, razvoj i terapija lijekovima, 7. siječnja 2015. doi: 10.2147 / DDDT.S72165