„Příliš mnoho“ vápníku v mozku může způsobit Parkinsonovu chorobu
Poznatky z nové studie - University of Cambridge ve Velké Británii - o úloze vápníku v signálních mechanismech mozkových buněk nás přibližují k pochopení příčin Parkinsonovy choroby.
Přítomnost toxických proteinových depozit nebo Lewyho těl uvnitř mozkových buněk je známým znakem Parkinsonovy choroby.
Usazeniny obsahují shluky alfa-synukleinu a dalších proteinů, které se přeložily do nesprávného tvaru.
Nová studie - nyní publikovaná v časopise Příroda komunikace - ukazuje, že vápník ovlivňuje způsob, jakým se alfa-synuklein váže na synaptické vezikuly.
Synaptické vezikuly jsou malé kompartmenty v nervových zakončeních, které drží neurotransmitery nebo chemické posly, které přenášejí signály mezi mozkovými buňkami.
„Existuje dokonalá rovnováha,“ poznamenává spoluautorka Dr. Amberley Stephensová, postdoktorandka v oboru molekulární neurovědy na univerzitě v Cambridge, „vápníku a alfa-synukleinu v buňce, a když je v něm příliš mnoho nebo na druhé straně je rovnováha nakloněna a začíná agregace, která vede k Parkinsonově nemoci. “
Normální vs. abnormální alfa-synuklein
Na celém světě žije více než 10 milionů lidí s Parkinsonovou chorobou, z toho přibližně 1 milion ve Spojených státech. U Parkinsonovy choroby dochází k progresivní destrukci mozkových buněk, které produkují neurotransmiter zvaný dopamin, který je důležitý pro řízení pohybu.
S postupujícím onemocněním proto dojde ke zhoršení příznaků, jako je pomalost pohybu, strnulost, třes a porucha koordinace a rovnováhy.
Novější studie odhalily, že Parkinsonova choroba postihuje také mozkové buňky, které neprodukují dopamin, což by mohlo vysvětlit, proč některé příznaky nesouvisejí s pohybem.
Ačkoli abnormální shluky alfa-synukleinu - malého proteinu obsahujícího pouze 140 aminokyselin - jsou hlavním prvkem Lewyho těl přítomných při Parkinsonově chorobě, zdá se, že jeho normální forma je nezbytná pro řadu funkcí mozkových buněk.
Kromě vědomí, že protein nějakým způsobem interaguje se synaptickými vezikuly, aby zajistil hladký transport molekul přes synapsu - nebo mezeru mezi nervovým terminálem a další buňkou - víme jen málo o základním mechanismu.
Alfa-synuklein působí „jako senzor vápníku“
„Alfa-synuclein,“ poznamenává vedoucí autor studie Dr. Gabriele Kaminski Schierle z katedry chemického inženýrství a biotechnologie na univerzitě v Cambridge, „je velmi malý protein s velmi malou strukturou a musí interagovat s jinými proteiny nebo struktur, aby se stala funkční, což ztěžovalo studium. “
Pokrok v technologii mikroskopů znamená, že vědci nyní mohou pozorovat, co se děje uvnitř buněk.
Dr. Kaminski Schierle a kolegové použili „mikroskopii s vysokým rozlišením“ a „izolované synaptické vezikuly“ ke zkoumání podrobného chování alfa-synukleinu.
Zjistili, že když hladina vápníku stoupá v buňce, alfa-synuklein se váže na vezikuly na více než jednom místě, což způsobuje shlukování vezikul.
„Myslíme si,“ vysvětluje spoluautorka Dr. Janin Lautenschläger, také z katedry chemického inženýrství a biotechnologie, „že alfa-synuklein je téměř jako senzor vápníku.“
"V přítomnosti vápníku," pokračuje, "mění jeho strukturu a způsob interakce s prostředím, což je pravděpodobně velmi důležité pro jeho normální funkci."
Jemná rovnováha
Autoři navrhují, že abnormální shluky alfa-synukleinu se tvoří, když je narušena křehká rovnováha mezi proteinem a vápníkem. Navrhují řadu věcí, které by mohly způsobit takovou nerovnováhu, například:
- s věkem zpomalené vylučování přebytečných bílkovin
- zdvojnásobení produkce alfa-synukleinu v důsledku duplikace genů
- vyšší hladiny vápníku v mozkových buňkách citlivých na Parkinsonovu chorobu
- neschopnost účinně tlumit vápník v buňkách citlivých na Parkinsonovu chorobu
Podrobnější pochopení toho, jak se alfa-synuklein chová ve zdraví i v nemoci, by mělo vést k tolik potřebným novým lékům na Parkinsonovu chorobu, uzavírají autoři.
Poznamenávají také, že lék, který blokuje vápníkový kanál při srdečních onemocněních, se „může ukázat jako cenný kandidát na působení proti [Parkinsonově nemoci] snížením intracelulární zátěže vápníkem“.
"Je to poprvé, co jsme viděli, že vápník ovlivňuje způsob interakce alfa-synukleinu se synaptickými vezikuly."
Dr. Janin Lautenschläger
