'Previše' kalcija u mozgu može uzrokovati Parkinsonovu bolest
Uvidi iz nove studije - Sveučilišta Cambridge u Velikoj Britaniji - o ulozi kalcija u signalnim mehanizmima moždanih stanica približavaju nas razumijevanju uzroka Parkinsonove bolesti.
Prisutnost otrovnih naslaga proteina ili Lewyjevih tijela unutar moždanih stanica prepoznato je obilježje Parkinsonove bolesti.
Naslage sadrže nakupine alfa-sinukleina i drugih proteina koji su se presavili u pogrešan oblik.
Nova studija - sada objavljena u časopisu Nature Communications - pokazuje da kalcij utječe na način na koji se alfa-sinuklein veže za sinaptičke mjehuriće.
Sinaptički mjehurići su mali odjeljci na živčanim terminalima koji drže neurotransmitere ili kemijske glasnike koji prenose signale između moždanih stanica.
"Postoji fina ravnoteža", primjećuje suautorica dr. Amberley Stephens, postdoktorska istraživačica molekularne neuroznanosti na Sveučilištu Cambridge, "kalcija i alfa-sinukleina u stanici, a kada ima previše jednog ili više drugo, ravnoteža se prevrne i započinje agregacija, što dovodi do Parkinsonove bolesti. "
Normalan nasuprot abnormalnom alfa-sinukleinu
Širom svijeta živi više od 10 milijuna ljudi s Parkinsonovom bolešću, uključujući oko 1 milijun u Sjedinjenim Državama. Kod Parkinsonove bolesti dolazi do progresivnog uništavanja moždanih stanica koje proizvode neurotransmiter nazvan dopamin, što je važno za kontrolu kretanja.
Stoga će, kako bolest bude napredovala, doći će do pogoršanja simptoma kao što su usporenost pokreta, ukočenost, tremor i poremećena koordinacija i ravnoteža.
Novija istraživanja otkrila su da Parkinsonova bolest utječe i na moždane stanice koje ne proizvode dopamin, što bi moglo objasniti zašto neki simptomi nisu povezani s kretanjem.
Iako su abnormalne nakupine alfa-sinukleina - malog proteina koji sadrži samo 140 aminokiselina - glavni element Lewyjevih tijela koja su prisutna u Parkinsonovoj bolesti, čini se da je njegov normalni oblik neophodan za brojne funkcije moždanih stanica.
Međutim, osim što znamo da protein na neki način komunicira sa sinaptičkim mjehurićima kako bi osigurao nesmetan transport molekula kroz sinapsu - ili jaz između živčanog terminala i sljedeće stanice - malo znamo o temeljnom mehanizmu.
Alfa-sinuklein djeluje "poput senzora za kalcij"
„Alfa-sinuklein“, napominje viši autor studije dr. Gabriele Kaminski Schierle, s Odjela za kemijsko inženjerstvo i biotehnologiju Sveučilišta Cambridge, „vrlo je mali protein s vrlo malo strukture i mora komunicirati s drugim proteinima ili strukture kako bi postale funkcionalne, što je otežalo proučavanje. "
Napredak tehnologije mikroskopa znači da istraživači sada mogu promatrati što se događa unutar stanica.
Doktor Kaminski Schierle i kolege koristili su "super-rezolucijsku mikroskopiju" i "izolirane sinaptičke vezikule" kako bi ispitali detaljno ponašanje alfa-sinukleina.
Otkrili su da se, kada razina kalcija u stanici raste, alfa-sinuklein veže na vezikule u više od jedne točke, što uzrokuje nakupljanje vezikula.
"Mislimo", objašnjava suautor dr. Janin Lautenschläger, također s Odjela za kemijsko inženjerstvo i biotehnologiju, "da je alfa-sinuklein gotovo poput senzora za kalcij."
"U prisutnosti kalcija", nastavlja ona, "on mijenja svoju strukturu i način interakcije sa okolinom, što je vjerojatno vrlo važno za njegovu normalnu funkciju."
Nježna ravnoteža
Autori predlažu da se abnormalne nakupine alfa-sinukleina formiraju kada se naruši osjetljiva ravnoteža između proteina i kalcija. Predlažu brojne stvari koje bi mogle prouzročiti takvu neravnotežu, kao što su:
- dobno usporavanje eliminacije viška proteina
- udvostručavanje proizvodnje alfa-sinukleina zbog umnožavanja gena
- viša razina kalcija u moždanim stanicama ranjivim na Parkinsonovu bolest
- nemogućnost učinkovitog puferiranja kalcija u Parkinsonovim osjetljivim stanicama
Detaljnije razumijevanje kako se alfa-sinuklein ponaša i u zdravlju i u bolesti treba dovesti do prijeko potrebnih novih lijekova za Parkinsonovu bolest, zaključuju autori.
Također primjećuju da bi se lijek koji blokira kalcijev kanal u srčanim bolestima "mogao pokazati vrijednim kandidatom za djelovanje protiv [Parkinsonove bolesti] smanjenjem unutarstaničnog opterećenja kalcijem".
"Ovo je prvi put da smo vidjeli da kalcij utječe na način na koji alfa-sinuklein djeluje sa sinaptičkim vezikulama."
Dr. Janin Lautenschläger
