„Спонтанната химия“ може да доведе до болестта на Алцхаймер
Въпреки десетилетия изследвания, болестта на Алцхаймер все още крие много загадки. Неотдавнашно проучване задава въпроса дали спонтанните промени в химията на протеините могат да помогнат да се обяснят неврологичните белези на Алцхаймер.
Болестта на Алцхаймер е най-честата форма на деменция; понастоящем засяга около 5,5 милиона души в САЩ.
Понастоящем няма лечение и изследователите все още се опитват да се справят с това, което прави болестта на Алцхаймер.
Основният фокус на медицинските изследвания са плаките и заплитанията, базирани на протеините маркери на мозъка на Алцхаймер.
Скорошна статия, публикувана в Централна наука на ACS, пита дали тези характеристики могат да се появят поради това, което те наричат „спонтанна химия“.
Плаки и заплитания
Плаките се състоят от протеин, наречен бета-амилоид. Обикновено този протеин се изчиства от клетките, но в мозъка на Алцхаймер той се слепва на купчини между нервните клетки.
Протеин, наречен тау, образува неврофибриларни заплитания, които се развиват в мозъчните клетки. Тау е свързан с микротубули, които са дълги, тънки, тръбни структури, които осигуряват опора на клетката.
При Алцхаймер тау се променя и микротубулите не могат да се образуват правилно; вместо това те образуват усукани нишки.
Въпреки относително доброто разбиране на протеиновите маркери на Алцхаймер, все още не е ясно защо се развиват.
Както обяснява проф. Райън Р. Джулиан, водещият изследовател на настоящото проучване, „доминиращата теория, базирана на натрупване на бета-амилоид, съществува от десетилетия и са опитвани десетки клинични проучвания, базирани на тази теория, но всички са се провалили. "
Лизозомно съхранение
Въпреки че плаките и заплитанията са почти домакински имена, друг аспект на болестта на Алцхаймер е по-малко известен: лизозомно съхранение.
Лизозомите, намиращи се в клетките, по същество са торби с ензими. Те действат като система за изхвърляне на клетъчни отпадъци, като нарязват стари или счупени протеини и изпращат съставните части за рециклиране.
Понякога лизозомите се провалят - ако генетичните мутации пречат на изграждането на някой от техните ензими, това води до лизозомни болести за съхранение.
При тези редки състояния протеините влизат в лизозомите, за да бъдат разградени, но тъй като съответният ензим е дефектен или несъществуващ, протеините просто остават поставени вътре в лизозомата, предотвратявайки нейното функциониране. Клетката отбелязва тази грешка и създава нова лизозома. Ако и този се провали, процесът се повтаря.
С течение на времето клетката се пълни с дефектни лизозоми и умира. Ако това се случи в невроните - които не се делят - когато умрат, те не се заменят.
„Мозъкът на хората, които имат нарушение на лизозомното съхранение […], и мозъкът на хората, които имат болестта на Алцхаймер, са сходни по отношение на лизозомното съхранение.“
Проф. Райън Р. Джулиан
Според авторите на изследването тези прилики включват „плодотворно съхранение на неуспешни лизозомни тела, натрупване на сенилни плаки и образуване на неврофибриларни заплитания“.
Те продължават, „Всъщност сканиращите електронно-микроскопски изображения на лизозомно съхранение (в неврони) на практика не се различават между двете заболявания.“
Фина, спонтанна химия
Изследователите от Калифорнийския университет в Ривърсайд вярват, че бета-амилоидът и тау претърпяват химически промени, които пречат на лизозомите да ги разграждат; по-специално, те се подлагат на изомеризация или епимеризация.
И при двете химични промени, които могат да възникнат спонтанно, аминокиселините, съставляващи протеините, се променят.
Промените са фини, но са достатъчни, за да попречат на силно специфичните ензими да ги разграждат. Проф. Джулиан обяснява, че е „все едно да се опитвате да поставите ръкавица с лява ръка на дясната си ръка“.
Спонтанните химически промени най-вероятно се случват в дълготрайните протеини, като тези, участващи в болестта на Алцхаймер.
Въпреки че учените знаят, че бета-амилоид и тау изпитват тези промени, според проф. Джулиан, „Никой никога не е разглеждал дали тези модификации биха могли да попречат на лизозомите да могат да разграждат протеините“.
Важно е, че лизозомното съхранение се случва преди образуването на плаки, което според авторите намеква, че лизозомната дисфункция може да играе причинно-следствена роля.
Изомери и епимери
Използвайки масспектрометрия и течна хроматография, учените демонстрират, че изомеризирани или епимеризирани версии на бета-амилоид и тау, както се предвижда, не се разграждат от лизозомни ензими.
Те също така проведоха тестове в лизозомите на живите миши клетки. За пореден път, химически променените протеини са непроницаеми за ензимните сили на лизозомите.
„Дълготрайните протеини стават по-проблематични с напредването на възрастта и биха могли да обяснят лизозомното съхранение, наблюдавано при Алцхаймер [...]. Ако сме прави, това ще отвори нови пътища за лечение и профилактика на това заболяване. "
Проф. Райън Р. Джулиан
Авторите се надяват, че този нов подход може един ден да генерира нова вълна от лекарства за Алцхаймер.
Проф. Джулиан вярва, че съхранението на лизозоми може да бъде предотвратено чрез рециклиране на протеините, „така че те да не седят наоколо достатъчно дълго, за да преминат през тези химически модификации. Понастоящем няма налични лекарства, които да стимулират това рециклиране. "
Това проучване предлага нова представа за това как и защо болестта на Алцхаймер може да започне. Но тъй като това е първият път, когато проучване изследва лизозомното съхранение и спонтанните химически промени в тау и бета-амилоида, ще мине известно време, преди да доведе до ефективна намеса.
