„Spontani chemija“ gali sukelti Alzheimerio ligą
Nepaisant dešimtmečių tyrimų, Alzheimerio liga vis dar slepia daug paslapčių. Neseniai atliktas tyrimas klausia, ar spontaniški baltymų chemijos pokyčiai gali padėti paaiškinti neurologinius Alzheimerio ligos požymius.
Alzheimerio liga yra labiausiai paplitusi demencijos forma; šiuo metu ji paveikia maždaug 5,5 milijono žmonių JAV.
Šiuo metu nėra jokio gydymo, o tyrėjai vis dar bando susidoroti su tuo, dėl ko Alzheimerio liga erkėja.
Pagrindinis medicininių tyrimų akcentas buvo plokštelės ir raizginiai, baltymų pagrindu pagaminti Alzheimerio smegenų žymenys.
Neseniai paskelbtas straipsnis ACS centrinis mokslas, klausia, ar šios savybės gali atsirasti dėl to, ką jos vadina „spontaniška chemija“.
Plokštės ir raizginiai
Plokštės susideda iš baltymo, vadinamo beta-amiloidu. Paprastai šį baltymą pašalina ląstelės, tačiau Alzheimerio smegenyse jis sulimpa grumstuose tarp nervinių ląstelių.
Baltymas, vadinamas tau, suformuoja neurofibrilinius raizginius, kurie vystosi smegenų ląstelių viduje. Tau yra susijęs su mikrovamzdeliais, kurie yra ilgos, plonos, vamzdinės struktūros, kurios palaiko ląstelę.
Alzheimerio liga tau yra pakitusi, o mikrovamzdeliai negali teisingai formuotis; vietoj to jie sudaro susuktas gijas.
Nepaisant gana gero Alzheimerio baltymų žymenų supratimo, vis dar nėra aišku, kodėl jie vystosi.
Kaip paaiškina šio tyrimo pagrindinis tyrėjas prof. Ryanas R. Julianas: „Dominuojanti teorija, pagrįsta beta amiloido kaupimu, egzistuoja dešimtmečius ir buvo bandoma dešimtimis klinikinių tyrimų, pagrįstų ta teorija, tačiau visi nepavyko “.
Lizosomų saugojimas
Nors plokštelės ir raizginiai yra beveik buitiniai vardai, kitas Alzheimerio ligos aspektas yra mažiau žinomas: lizosomų saugojimas.
Lizosomos, randamos ląstelėse, iš esmės yra fermentų maišeliai. Jie veikia kaip korinio atliekų šalinimo sistema, susmulkindami senus ar suskaidytus baltymus ir siunčiantys komponentus perdirbti.
Kartais lizosomos žlunga - jei genetinės mutacijos trukdo kurti bet kurį iš jų fermentų, tai sukelia lizosomų saugojimo ligas.
Šiomis retomis sąlygomis baltymai patenka į lizosomas, kad būtų suskaidyti, tačiau kadangi atitinkamas fermentas yra sugedęs arba jo nėra, baltymai paprasčiausiai lieka lizosomos viduje, neleisdami jai funkcionuoti. Ląstelė pažymi šią klaidą ir sukuria naują lizosomą. Jei ir tas nepavyksta, procesas kartojamas.
Laikui bėgant, ląstelė užpildoma sugedusiomis lizosomomis ir miršta. Jei tai įvyksta neuronuose, kurie nesidalija, kai jie miršta, jie nėra pakeisti.
„Lizosomų saugojimo sutrikimų turinčių žmonių smegenys […] ir Alzheimerio liga sergančių žmonių smegenys yra panašios, kalbant apie lizosomų saugojimą“.
Prof. Ryanas R. Julianas
Pasak tyrimo autorių, šie panašumai apima „gausų nesėkmingų lizosomų kūnų laikymą, senatvinių plokštelių kaupimąsi ir neurofibrilinių raizginių susidarymą“.
Jie tęsia: „Tiesą sakant, lizosomų kaupimosi (neuronuose) elektroninės mikroskopijos vaizdai praktiškai nesiskiria nuo dviejų ligų“.
Subtili, spontaniška chemija
Mokslininkai iš Kalifornijos universiteto Riverside'e mano, kad beta-amiloidas ir tau vyksta cheminiai pokyčiai, kurie neleidžia lizosomoms jų skaidyti; konkrečiai, jie yra izomerizuojami arba epimerizuojami.
Abiejuose šiuose cheminiuose pokyčiuose, kurie gali atsirasti savaime, baltymai sudarančios amino rūgštys yra pakitusios.
Pokyčiai yra subtilūs, tačiau jų pakanka, kad labai specifiniai fermentai jų neskaidytų. Prof. Julianas paaiškina, kad tai yra „tarsi bandymas uždėti kairiarankę pirštinę ant dešinės rankos“.
Spontaniški cheminiai pokyčiai greičiausiai įvyksta ilgai gyvuojančiuose baltymuose, pavyzdžiui, susijusiuose su Alzheimerio liga.
Nors mokslininkai žino, kad beta-amiloidas ir tau pasireiškia šie pokyčiai, anot prof. Juliano, „Niekas niekada nežiūrėjo, ar šios modifikacijos galėtų užkirsti kelią lizosomoms nuo galimybės suskaidyti baltymus“.
Svarbu tai, kad lizosomų kaupimasis vyksta prieš susidarant plokštelėms, kurios, autorių manymu, užsimena, kad lizosomų disfunkcija gali atlikti priežastinį vaidmenį.
Izomerai ir epimerai
Naudodami masių spektrometriją ir skysčių chromatografiją, mokslininkai įrodė, kad izomerizuotos ar epimerizuotos beta-amiloido ir tau versijos, kaip prognozuota, neskaidė lizosomų fermentai.
Jie taip pat atliko bandymus su gyvų pelių ląstelių lizosomomis. Vėlgi, chemiškai pakeisti baltymai nepraleido lizosomų fermentinės galios.
„Ilgalaikiai baltymai tampa problematiškesni, kai mes senstame, ir tai gali lemti lizosomų kaupimąsi, pastebėtą Alzheimerio liga […]. Jei būsime teisūs, tai atvers naujus būdus šios ligos gydymui ir prevencijai “.
Prof. Ryanas R. Julianas
Autoriai tikisi, kad šis naujas požiūris vieną dieną gali sukelti naują Alzheimerio vaistų bangą.
Prof. Julianas mano, kad lizosomų saugojimui gali būti užkirstas kelias perdirbant baltymus, „kad jie nesėdėtų pakankamai ilgai, kad galėtų atlikti šias chemines modifikacijas. Šiuo metu nėra vaistų, skatinančių šį perdirbimą “.
Šis tyrimas suteikia naują supratimą apie tai, kaip ir kodėl gali prasidėti Alzheimerio liga. Bet kadangi tai yra pirmas kartas, kai tyrime tiriamas lizosomų kaupimasis ir savaiminiai cheminiai tau ir beta-amiloido pokyčiai, praeis šiek tiek laiko, kol tai paskatins veiksmingą intervenciją.
