"Pārāk daudz" smadzeņu kalcija var izraisīt Parkinsona slimību
Kembridžas universitātes Apvienotajā Karalistē jaunā pētījuma ieskats par kalcija lomu smadzeņu šūnu signalizācijas mehānismos ļauj tuvāk izprast Parkinsona slimības cēloņus.
Toksisko olbaltumvielu nogulšņu vai Lewy ķermeņu klātbūtne smadzeņu šūnās ir atzīta Parkinsona slimības pazīme.
Depozīti satur alfa-sinukleīna un citu olbaltumvielu kopas, kas ir salocījušās nepareizā formā.
Jaunais pētījums - tagad publicēts žurnālā Dabas komunikācijas - parāda, ka kalcijs ietekmē veidu, kādā alfa-sinukleīns saistās ar sinaptiskajiem pūslīšiem.
Sinaptiskie pūslīši ir mazi nodalījumi nervu galos, kas satur neirotransmiterus vai ķīmiskos kurjerus, kas pārraida signālus starp smadzeņu šūnām.
"Ir labs līdzsvars," atzīmē līdzautors Dr. Amberley Stephens, Kembridžas Universitātes molekulāro neirozinātņu pēcdoktorants, "kalcijs un alfa-sinukleīns šūnā, un kad ir pārāk daudz viena vai vairāku otrs - līdzsvars tiek sagāzts un sākas agregācija, kas noved pie Parkinsona slimības. ”
Normāls vai patoloģisks alfa-sinukleīns
Visā pasaulē ar Parkinsona slimību dzīvo vairāk nekā 10 miljoni cilvēku, tostarp aptuveni 1 miljons ASV. Parkinsona slimības gadījumā notiek pakāpeniska smadzeņu šūnu iznīcināšana, kas ražo neirotransmiteru, ko sauc par dopamīnu, kas ir svarīgi kustību kontrolei.
Tāpēc, progresējot slimībai, pastiprināsies tādi simptomi kā kustību lēnums, stīvums, trīce un traucēta koordinācija un līdzsvars.
Jaunāki pētījumi ir atklājuši, ka Parkinsona slimība ietekmē arī smadzeņu šūnas, kas neražo dopamīnu, kas varētu izskaidrot, kāpēc daži simptomi nav saistīti ar kustību.
Kaut arī patoloģiski alfa-sinukleīna kopas - neliels proteīns, kas satur tikai 140 aminoskābes - ir galvenais Lewy ķermeņu elements, kas atrodas Parkinsona slimībā, šķiet, ka tā normālā forma ir nepieciešama vairākām smadzeņu šūnu funkcijām.
Tomēr, izņemot to, ka olbaltumviela kaut kā mijiedarbojas ar sinaptiskajiem pūslīšiem, lai nodrošinātu vienmērīgu molekulu transportēšanu pāri sinapsei - vai atstarpei starp nervu galu un nākamo šūnu -, mēs maz zinām par pamatā esošo mehānismu.
Alfa-sinukleīns darbojas kā kalcija sensors
"Alfa-sinukleīns", atzīmē vecākā pētījuma autore Dr. Gabriele Kaminski Schierle no Kembridžas universitātes Ķīmijas inženierijas un biotehnoloģijas katedras, "ir ļoti mazs proteīns ar ļoti mazu struktūru, un tam ir nepieciešams mijiedarboties ar citiem proteīniem vai struktūras, lai tās kļūtu funkcionālas, kas apgrūtināja pētījumu. ”
Mikroskopu tehnoloģijas attīstība nozīmē, ka pētnieki tagad var novērot, kas notiek šūnu iekšienē.
Dr Kaminskis Schierle un viņa kolēģi izmantoja "superizšķirtspējas mikroskopiju" un "izolētas sinaptiskas pūslīšus", lai pārbaudītu alfa-sinukleīna detalizēto uzvedību.
Viņi atklāja, ka, paaugstinoties kalcija līmenim šūnā, alfa-sinukleīns vairāk nekā vienā vietā saistās ar pūslīšiem, kas izraisa pūslīšu kopu veidošanos.
"Mēs domājam," skaidro līdzautors Dr Janin Lautenschläger, arī no Ķīmijas inženierijas un biotehnoloģijas katedras, "ka alfa-sinukleīns ir gandrīz kā kalcija sensors."
"Kalcija klātbūtnē," viņa turpina, "tas maina savu struktūru un mijiedarbību ar vidi, kas, iespējams, ir ļoti svarīga tā normālajai funkcijai."
Smalks līdzsvars
Autori ierosina, ka patoloģiski alfa-sinukleīna kopas veidojas, ja tiek izjaukts maigs līdzsvars starp olbaltumvielām un kalciju. Viņi ierosina vairākas lietas, kas var izraisīt šādu nelīdzsvarotību, piemēram:
- ar vecumu saistīta liekā proteīna eliminācijas palēnināšanās
- alfa-sinukleīna ražošanas dubultošanās gēnu dublēšanās dēļ
- augstāks kalcija līmenis smadzeņu šūnās, kas ir neaizsargātas pret Parkinsonu
- nespēja efektīvi buferēt kalciju Parkinsona jutīgās šūnās
Autori secina, ka detalizētākai izpratnei par to, kā alfa-sinukleīns izturas gan veselības, gan slimību gadījumā, vajadzētu radīt ļoti vajadzīgas jaunas zāles Parkinsona slimības ārstēšanai.
Viņi arī atzīmē, ka zāles, kas bloķē kalcija kanālu sirds slimību gadījumā, var "izrādīties vērtīgs kandidāts darbam pret [Parkinsona slimību], samazinot intracelulāro kalcija slodzi".
"Šī ir pirmā reize, kad mēs redzam, ka kalcijs ietekmē alfa-sinukleīna mijiedarbību ar sinaptiskajiem pūslīšiem."
Dr Janins Lautenschläger
