Liiallinen aivokalsium voi aiheuttaa Parkinsonin taudin
Iso-Britannian Cambridgen yliopiston uuden tutkimuksen oivallukset kalsiumin roolista aivosolujen signalointimekanismeissa vievät meidät lähemmäs ymmärtämään Parkinsonin taudin syitä.
Myrkyllisten proteiiniesiintymien tai Lewy-kappaleiden esiintyminen aivosoluissa on tunnustettu Parkinsonin taudin tunnusmerkki.
Kerrostumat sisältävät alfa-synukleiiniryhmiä ja muita väärään muotoon taittuneita proteiineja.
Uusi tutkimus - nyt julkaistu lehdessä Luontoviestintä - osoittaa, että kalsium vaikuttaa tapaan, jolla alfa-synukleiini sitoutuu synaptisiin rakkuloihin.
Synaptiset rakkulat ovat pieniä osastoja hermopäätteissä, jotka pitävät välittäjäaineita tai kemiallisia lähettimiä, jotka kuljettavat signaaleja aivosolujen välillä.
"Tasapaino on hieno", toteaa toisen kirjoittajan tohtori Amberley Stephens, Cambridgen yliopiston molekyylineurotieteen tutkija, "kalsiumin ja alfa-synukleiinin solussa, ja kun yhtä tai useampaa on toisessa tasapaino kallistuu ja aggregaatio alkaa, mikä johtaa Parkinsonin tautiin. "
Normaali vs. epänormaali alfa-synukleiini
Maailmassa on yli 10 miljoonaa Parkinsonin tautia sairastavaa ihmistä, mukaan lukien noin miljoona Yhdysvalloissa. Parkinsonin taudissa tapahtuu aivosolujen progressiivista tuhoutumista, jotka tuottavat dopamiiniksi kutsuttuja välittäjäaineita, mikä on tärkeää liikkeen hallitsemiseksi.
Siksi taudin edetessä oireet, kuten liikkeen hitaus, jäykkyys, vapina ja heikentynyt koordinaatio ja tasapaino, pahenevat.
Tuoreemmat tutkimukset ovat paljastaneet, että Parkinsonin tauti vaikuttaa myös aivosoluihin, jotka eivät tuota dopamiinia, mikä saattaa selittää, miksi jotkut oireet eivät liity liikkeeseen.
Vaikka epäsäännölliset alfa-synukleiiniryhmät - pieni proteiini, joka sisältää vain 140 aminohappoa - on tärkeä osa Parkinsonin taudissa esiintyviä Lewy-runkoja, sen normaali muoto näyttää olevan välttämätön useille aivosolutoiminnoille.
Sen lisäksi, että tiedämme, että proteiini on jotenkin vuorovaikutuksessa synaptisten vesikkeleiden kanssa molekyylien sujuvan kuljettamisen varmistamiseksi synapsin - tai hermoterminaalin ja seuraavan solun välisen - yli, tiedämme vähän taustalla olevasta mekanismista.
Alfa-synukleiini toimii "kuin kalsiumsensori"
"Alfa-synukleiini", toteaa vanhempi tutkija Dr. Gabriele Kaminski Schierle Cambridgen yliopiston kemian tekniikan ja biotekniikan osastolta, "on hyvin pieni proteiini, jolla on hyvin pieni rakenne, ja sen on oltava vuorovaikutuksessa muiden proteiinien tai rakenteita toimiakseen, mikä on vaikeuttanut tutkimista. "
Mikroskooppitekniikan kehitys tarkoittaa, että tutkijat voivat nyt tarkkailla, mitä solujen sisällä tapahtuu.
Tohtori Kaminski Schierle ja kollegat käyttivät "superresoluutio mikroskopiaa" ja "eristettyjä synaptisia vesikkeleitä" tutkiakseen alfa-synukleiinin yksityiskohtaista käyttäytymistä.
He havaitsivat, että kun kalsiumin taso nousee solussa, alfa-synukleiini sitoutuu rakkuloihin useammassa kuin yhdessä pisteessä, mikä aiheuttaa rakkuloiden klusterin.
"Luulemme", kertoo ensimmäinen kirjoittaja tohtori Janin Lautenschläger, myös kemian tekniikan ja biotekniikan laitokselta, "että alfa-synukleiini on melkein kuin kalsiumsensori."
"Kalsiumin läsnä ollessa", hän jatkaa, "se muuttaa rakennettaan ja vuorovaikutustaan ympäristöönsä, mikä on todennäköisesti erittäin tärkeää sen normaalille toiminnalle."
Herkkä tasapaino
Kirjoittajat ehdottavat, että alfa-synukleiinin epänormaalit klusterit muodostuvat, kun herkkä tasapaino proteiinin ja kalsiumin välillä on häiriintynyt. He ehdottavat useita asioita, jotka saattavat aiheuttaa tällaisen epätasapainon, kuten:
- ikään liittyvä ylimääräisen proteiinin eliminaation hidastuminen
- alfa-synukleiinituotannon kaksinkertaistuminen geenien päällekkäisyyden vuoksi
- korkeampi kalsiumpitoisuus Parkinsonin taudille alttiissa aivosoluissa
- kyvyttömyys puskuroida kalsiumia tehokkaasti Parkinsonin herkkiin soluihin
Kirjoittajat päättelevät tarkemman käsityksen siitä, miten alfa-synukleiini käyttäytyy sekä terveydentilassa että sairaudessa, johtaen kaivattuihin uusiin lääkkeisiin Parkinsonin taudille.
He huomauttavat myös, että lääke, joka estää kalsiumkanavan sydänsairauksissa, voi "osoittautua arvokkaaksi ehdokkaaksi toimimaan [Parkinsonin tautia] vastaan alentamalla solunsisäistä kalsiumkuormitusta".
"Tämä on ensimmäinen kerta, kun olemme nähneet, että kalsium vaikuttaa tapaan, jolla alfa-synukleiini on vuorovaikutuksessa synaptisten rakkuloiden kanssa."
Tohtori Janin Lautenschläger
