„Chimia spontană” poate conduce la Alzheimer
În ciuda zeci de ani de cercetare, boala Alzheimer deține încă multe mistere. Un studiu recent întreabă dacă modificările spontane ale chimiei proteinelor ar putea ajuta la explicarea semnelor neurologice ale Alzheimer.
Boala Alzheimer este cea mai frecventă formă de demență; afectează în prezent aproximativ 5,5 milioane de oameni din Statele Unite.
În starea actuală, nu există niciun remediu, iar cercetătorii încă încearcă să se confrunte cu ceea ce face căpușa Alzheimer.
Principalul accent al cercetării medicale a fost plăcile și încurcăturile, markerii pe bază de proteine ai creierului Alzheimer.
O lucrare recentă, publicată în ACS Central Science, întreabă dacă aceste caracteristici ar putea apărea din cauza a ceea ce se numește „chimie spontană”.
Plăci și încurcături
Plăcile constau dintr-o proteină numită beta-amiloid. De obicei, această proteină este îndepărtată de celule, dar în creierul Alzheimer se lipesc împreună în aglomerări între celulele nervoase.
O proteină numită tau formează încurcături neurofibrilare, care se dezvoltă în interiorul celulelor creierului. Tau este asociat cu microtubuli, care sunt structuri tubulare lungi, subțiri, care oferă sprijin celulei.
În Alzheimer, tau este modificat, iar microtubulii nu se pot forma corect; în schimb, formează filamente răsucite.
În ciuda unei înțelegeri relativ bune a markerilor proteici ai Alzheimerului, încă nu este clar de ce se dezvoltă.
După cum explică prof. Ryan R. Julian, cercetătorul principal al studiului actual, „Teoria dominantă, bazată pe acumularea de beta-amiloid, a existat de zeci de ani și s-au încercat zeci de studii clinice bazate pe această teorie, dar toate au eșuat. ”
Depozitare lizozomală
Deși plăcile și încurcăturile sunt aproape nume de uz casnic, un alt aspect al bolii Alzheimer este mai puțin cunoscut: depozitarea lizozomală.
Lizozomii, găsiți în celule, sunt în esență saci de enzime. Acestea acționează ca un sistem celular de eliminare a deșeurilor prin tăierea proteinelor vechi sau rupte și trimiterea părților componente pentru a fi reciclate.
Uneori, lizozomii eșuează - dacă mutațiile genetice interferează cu construcția oricăreia dintre enzimele lor, produce boli de stocare lizozomală.
În aceste condiții rare, proteinele intră în lizozomi pentru a fi descompuse, dar deoarece enzima relevantă este defectă sau inexistentă, proteinele rămân pur și simplu plasate în lizozom, împiedicându-l să funcționeze. Celula notează această eroare și creează un nou lizozom. Dacă eșuează și el, procesul se repetă.
De-a lungul timpului, celula se umple de lizozomi defecți și moare. Dacă acest lucru apare la neuroni - care nu se împart - atunci când mor, nu sunt înlocuiți.
„Creierul persoanelor cu tulburare de stocare lizozomală [...] și creierul persoanelor cu boală Alzheimer sunt similare, în ceea ce privește stocarea lizozomală.”
Prof. Ryan R. Julian
Potrivit autorilor studiului, aceste asemănări includ „stocarea prolifică a corpurilor lizozomale eșuate, acumularea de plăci senile și formarea de încurcături neurofibrilare”.
Ei continuă, „De fapt, scanarea imaginilor de microscopie electronică a stocării lizozomale (în neuroni) sunt practic indistincte între cele două boli”.
Chimie subtilă, spontană
Cercetătorii, de la Universitatea din California, Riverside, consideră că beta-amiloidul și tau suferă modificări chimice care împiedică lizozomii să le descompună; în mod specific, acestea suferă izomerizare sau epimerizare.
În ambele modificări chimice, care pot apărea spontan, aminoacizii care alcătuiesc proteinele sunt modificați.
Modificările sunt subtile, dar sunt suficiente pentru a preveni descompunerea enzimelor foarte specifice. Prof. Julian explică că este „ca și cum ai încerca să-ți pui o mănușă stângaci pe mâna ta dreaptă”.
Schimbările chimice spontane sunt cel mai probabil să apară în proteinele de lungă durată, cum ar fi cele implicate în Alzheimer.
Deși oamenii de știință știu că beta-amiloidul și tau experimentează aceste modificări, potrivit prof. Julian, „nimeni nu a analizat vreodată dacă aceste modificări ar putea împiedica lizozomii să poată descompune proteinele”.
Important, depozitarea lizozomală are loc înainte de formarea plăcilor, despre care autorii cred că sugerează că disfuncția lizozomului ar putea juca un rol cauzal.
Izomeri și epimeri
Folosind spectrometria de masă și cromatografia lichidă, oamenii de știință au demonstrat că versiunile izomerizate sau epimerizate ale beta-amiloidului și tau, așa cum s-a prezis, nu au fost defalcate de enzimele lizozomale.
De asemenea, au efectuat teste pe lizozomii celulelor vii de șoarece. Încă o dată, proteinele modificate chimic au fost impermeabile puterilor enzimatice ale lizozomilor.
„Proteinele cu durată lungă de viață devin mai problematice pe măsură ce îmbătrânim și ar putea explica stocarea lizozomală observată în Alzheimer [...]. Dacă suntem corecți, ar deschide noi căi pentru tratamentul și prevenirea acestei boli. ”
Prof. Ryan R. Julian
Autorii speră că această nouă abordare ar putea, într-o bună zi, să genereze un nou val de medicamente împotriva Alzheimerului.
Prof. Julian crede că stocarea lizozomală ar putea fi prevenită prin reciclarea proteinelor „astfel încât acestea să nu stea în jur suficient de mult timp pentru a trece prin aceste modificări chimice. În prezent, nu există medicamente disponibile pentru a stimula această reciclare. ”
Acest studiu oferă o perspectivă nouă despre cum și de ce ar putea începe boala Alzheimer. Dar, pentru că este pentru prima dată când un studiu a investigat depozitarea lizozomală și modificările chimice spontane în tau și beta-amiloid, va trece ceva timp până când va conduce la o intervenție eficientă.
