"Preveč" kalcija v možganih lahko povzroči Parkinsonovo bolezen
Vpogledi nove študije - Univerze v Cambridgeu v Združenem kraljestvu - o vlogi kalcija v signalnih mehanizmih možganskih celic nas približajo razumevanju vzrokov Parkinsonove bolezni.
Prisotnost strupenih beljakovin ali Lewyjevih teles v možganskih celicah je prepoznaven znak Parkinsonove bolezni.
Naloge vsebujejo grozde alfa-sinukleina in druge beljakovine, ki so se zložile v napačno obliko.
Nova študija - zdaj objavljena v reviji Nature Communications - kaže, da kalcij vpliva na način, kako se alfa-sinuklein veže na sinaptične vezikle.
Sinaptični mehurčki so majhni predelki na živčnih koncih, ki vsebujejo nevrotransmiterje ali kemične selnike, ki prenašajo signale med možganskimi celicami.
"Obstaja fino ravnovesje," ugotavlja soavtorica dr. Amberley Stephens, podoktorska raziskovalka molekularne neznanosti na Univerzi v Cambridgeu, "kalcija in alfa-sinukleina v celici in kadar je enega ali več drugi pa je ravnotežje nagnjeno in začne se agregacija, kar vodi do Parkinsonove bolezni. "
Normalni in nenormalni alfa-sinuklein
Po vsem svetu s Parkinsonovo boleznijo živi več kot 10 milijonov ljudi, od tega približno 1 milijon v ZDA. Pri Parkinsonovi bolezni prihaja do postopnega uničenja možganskih celic, ki proizvajajo nevrotransmiter, imenovan dopamin, kar je pomembno za nadzor gibanja.
Z napredovanjem bolezni se bodo simptomi, kot so počasnost gibanja, togost, tresenje in poslabšanje koordinacije in ravnotežja, poslabšali.
Novejše študije so pokazale, da Parkinsonova bolezen prizadene tudi možganske celice, ki ne proizvajajo dopamina, kar bi lahko pojasnilo, zakaj nekateri simptomi niso povezani z gibanjem.
Čeprav so nenormalni grozdi alfa-sinukleina - majhne beljakovine, ki vsebuje le 140 aminokislin - glavni element Lewyjevih teles, ki so prisotni pri Parkinsonovi bolezni, se zdi, da je njegova normalna oblika potrebna za številne funkcije možganskih celic.
Kljub temu, da vemo, da beljakovine nekako sodelujejo s sinaptičnimi mehurčki, da bi zagotovili nemoten transport molekul čez sinapso - ali vrzel med živčnim terminalom in naslednjo celico -, o osnovnem mehanizmu vemo le malo.
Alfa-sinuklein deluje "kot kalcijev senzor"
»Alfa-sinuklein,« ugotavlja višja avtorica študije dr. Gabriele Kaminski Schierle z oddelka za kemijsko inženirstvo in biotehnologijo Univerze v Cambridgeu, »je zelo majhen protein z zelo majhno strukturo in mora sodelovati z drugimi beljakovinami oz. struktur, da postanejo funkcionalne, kar otežuje študij. "
Napredek tehnologije mikroskopov pomeni, da lahko raziskovalci zdaj opazujejo, kaj se dogaja znotraj celic.
Dr. Kaminski Schierle s sodelavci je uporabil "mikroskopijo s super ločljivostjo" in "izolirane sinaptične vezikle", da bi preučil podrobno vedenje alfa-sinukleina.
Ugotovili so, da se, ko se raven kalcija v celici dvigne, alfa-sinuklein veže na vezikule na več kot eni točki, zaradi česar se vezikule kopičijo.
"Mislimo," pojasnjuje soavtor dr. Janin Lautenschläger, prav tako z oddelka za kemijsko inženirstvo in biotehnologijo, "da je alfa-sinuklein skoraj kot senzor za kalcij."
"V prisotnosti kalcija," nadaljuje, "spremeni svojo strukturo in način interakcije z okoljem, kar je verjetno zelo pomembno za njegovo normalno delovanje."
Nežno ravnovesje
Avtorji predlagajo, da se nenormalni grozdi alfa-sinukleina tvorijo, ko se poruši občutljivo ravnovesje med beljakovinami in kalcijem. Predlagajo številne stvari, ki bi lahko povzročile takšno neravnovesje, na primer:
- starostno upočasnitev izločanja odvečnih beljakovin
- podvojitev proizvodnje alfa-sinukleina zaradi podvajanja genov
- višje ravni kalcija v možganskih celicah, ranljivih za Parkinsonovo bolezen
- nezmožnost učinkovitega pufriranja kalcija v Parkinsonovih občutljivih celicah
Natančnejše razumevanje, kako se alfa-sinuklein obnaša tako na področju zdravja kot bolezni, bi moralo pripeljati do prepotrebnih novih zdravil za Parkinsonovo bolezen, zaključujejo avtorji.
Ugotavljajo tudi, da se zdravilo, ki blokira kalcijev kanal pri srčnih boleznih, lahko "izkaže za dragocenega kandidata za delovanje proti [Parkinsonovi bolezni] z znižanjem znotrajcelične kalcijeve obremenitve."
"Prvič smo videli, da kalcij vpliva na način interakcije alfa-sinukleina s sinaptičnimi mehurčki."
Dr. Janin Lautenschläger
