Choroba Parkinsona oraz otępienie z ciałami Lewy’ego charakteryzują się upośledzoną funkcją mózgu związaną ze śmiercią neuronów. Nowe, przełomowe badanie pozwoliło ustalić, w jaki sposób główny sprawca uszkodzeń neuronów – białko alfa-synukleiny – szkodzi neuronom.
Choroba Parkinsona to schorzenie neurodegeneracyjne, które wpływa na funkcje motoryczne oraz równowagę fizyczną pacjenta.
Objawy tej choroby są wynikiem uszkodzenia i śmierci komórek mózgowych, a także cech demencji związanej z degeneracją nerwową z ciałami Lewy’ego (DLB).
DLB łączy w sobie zarówno upośledzenie funkcji ruchowych typowe dla Parkinsona, jak i utratę pamięci oraz inne typy schorzeń poznawczych, które są charakterystyczne dla choroby Alzheimera.
Osoby z chorobą Parkinsona mogą również rozwinąć otępienie, znane jako «demencja związana z chorobą Parkinsona».
We wszystkich tych schorzeniach nieprawidłowe fałdowanie białka alfa-synukleiny prowadzi do powstawania złogów, które zakłócają zdrowe funkcjonowanie komórek mózgowych.
Zazwyczaj te nieprawidłowości obserwuje się w neuronach hipokampa, regionu mózgu, który odgrywa kluczową rolę w procesach uczenia się, tworzeniu i przywoływaniu pamięci.
Chociaż wiadomo, że nieprawidłowo sfałdowane agregaty białka alfa-synukleiny prowadzą do śmierci komórek mózgowych, a tym samym do znacznego upośledzenia różnych funkcji poznawczych, naukowcy wciąż nie zrozumieli dokładnych mechanizmów tego procesu.
W nowym badaniu starsza naukowiec Laura Volpicelli-Daley z University of Alabama w Birmingham School of Medicine oraz jej zespół postanowili poszukać brakującego wglądu.
Ich praca, opublikowana w renomowanym czasopiśmie, wyjaśnia, jakie zmiany zachodzą na poziomie komórkowym w mózgu po utworzeniu agregatów alfa-synukleiny, a przed śmiercią neuronów.
Volpicelli-Daley i jej koledzy mają nadzieję, że ich odkrycia mogą przyczynić się do poprawy terapii, które mogą zapobiec, a nawet odwrócić uszkodzenia nerwowe prowadzące do demencji.
«W chorobie Parkinsona można podawać lewodopę w celu poprawy funkcji motorycznych, ale nie ma żadnych terapii, które mogłyby powstrzymać objawy niemotoryczne» – wyjaśnia Volpicelli-Daley.
Mapowanie Nienormalnych Zmian Neuronalnych
W poprzednim badaniu Volpicelli-Daley i jej zespół opracowali eksperymentalny model sztucznej depozycji alfa-synukleiny in vitro, który pozwolił im symulować rozwój tych agregatów w komórkach mózgowych.
Na potrzeby nowych badań naukowcy zastosowali tę technikę, aby uzyskać agregaty alfa-synukleinowe, które następnie wprowadzono do komórek mózgu myszy.
Badacze analizowali zmiany zachodzące w neuronach hipokampa po upływie 7 dni – w momencie, gdy nie doszło jeszcze do śmierci komórek.
Na tym etapie występowały wysokie poziomy alfa-synukleiny w aksonach komórek mózgowych, a projekcje miały za zadanie przesyłać impulsy elektryczne przenoszące informacje między neuronami.
To, co odkryli Volpicelli-Daley i jej koledzy, to że agregaty alfa-synukleiny prowadziły do dziwnych defektów w «mechanizmach komunikacyjnych» neuronów hipokampa.
Wystąpiła nieprawidłowa aktywność zarówno na zaciskach presynaptycznych (przesyłających sygnały), jak i postsynaptycznych (otrzymujących sygnał) komórek mózgowych. Zmiany te występowały zanim doszło do neurodegeneracji i śmierci komórki.
«Coś wyraźnie dzieje się z neuronami, zanim umrą», zauważa Volpicelli-Daley, dodając: «Na presynaptycznym terminalu, miejscu neuronu, uwalniana jest chemia zwana neuroprzekaźnikami».
«Z drugiej strony,» kontynuuje, «zmniejsza się aktywność postsynaptyczna, w miejscu sąsiedniego neuronu, gdzie te uwolnione związki chemiczne aktywują systemy przekaźnikowe,» co «może sugerować, że w neuronach występuje plastyczność, to znaczy neurony przystosowują się do zwiększonej aktywności.»
To nie jest dobry znak, ponieważ: «Z czasem ta nienormalna aktywność może ostatecznie doprowadzić do śmierci neuronów», wyjaśnia Volpicelli-Daley.
Przełomowe Badanie
Prace badaczy nie kończą się jednak na tych odkryciach. Starszy autor zauważa, że należy przeprowadzić więcej badań dotyczących (wciąż tajemniczej) alfa-synukleiny i roli, jaką odgrywa w funkcjonowaniu komórek mózgowych.
«Następnym krokiem», mówi Volpicelli-Daley, «będzie przyglądanie się, jak alfa-synukleina zwiększa aktywność presynaptyczną i czy jest to utrata funkcji alfa-synukleiny w tym obszarze neuronowym, czy też jest to spowodowane tworzeniem toksycznych agregatów alfa-synukleiny.»
Jeremy Herskowitz, drugi starszy badacz w tym badaniu, sugeruje, że praca zespołu stanowi nowy punkt odniesienia w badaniach nad chorobą Parkinsona i demencją.
«To przełomowe badanie i jedno z pierwszych, które zajęło się krytycznymi i wcześniej nieuchwytnymi pytaniami dotyczącymi tego, jak toksyczna alfa-synukleina wpływa na strukturę i fizjologię neuronów pamięci.»
Jeremy Herskowitz
Nowe Badania i Wnioski
W 2024 roku nowe badania potwierdzają znaczenie alfa-synukleiny nie tylko w kontekście choroby Parkinsona, ale także w innych schorzeniach neurodegeneracyjnych. Najnowsze dane wskazują, że podwyższone poziomy alfa-synukleiny są związane z szybszym postępem demencji, co może sugerować, że wczesna interwencja może być kluczowa w terapii.
Badania przeprowadzone na większej grupie pacjentów wykazały, że stosowanie leków modulujących aktywność alfa-synukleiny może poprawić funkcje poznawcze, co otwiera nowe możliwości terapeutyczne. Warto podkreślić, że wczesna diagnoza i zastosowanie odpowiednich strategii terapeutycznych mogą znacząco wpłynąć na jakość życia pacjentów.
Dalsze badania nad mechanizmami działania alfa-synukleiny mogą przynieść przełom w zrozumieniu nie tylko Parkinsona, ale także innych form demencji. Istnieje nadzieja, że odkrycia te doprowadzą do opracowania skutecznych metod prewencji i leczenia tych schorzeń, co może znacząco poprawić jakość życia pacjentów oraz ich rodzin.
