"Занадто багато" кальцію в мозку може спричинити хворобу Паркінсона
Висновки нового дослідження, проведеного Кембриджським університетом у Великобританії, про роль кальцію в механізмах сигналізації клітин мозку наближають нас до розуміння причин хвороби Паркінсона.
Наявність токсичних відкладень білка або тіл Леві всередині клітин мозку є визнаною ознакою хвороби Паркінсона.
Родовища містять скупчення альфа-синуклеїну та інших білків, які склалися неправильної форми.
Нове дослідження - тепер опубліковане в журналі Nature Communications - показує, що кальцій впливає на спосіб зв'язування альфа-синуклеїну з синаптичними пухирцями.
Синаптичні везикули - це невеликі відділи в нервових закінченнях, які містять нейромедіатори або хімічні вісники, які несуть сигнали між клітинами мозку.
«Існує тонкий баланс, - зазначає співавтор доктор Емберлі Стівенс, докторант з молекулярної нейронауки Кембриджського університету, - кальцію та альфа-синуклеїну в клітині, і коли надто багато одного або інший - баланс нахиляється і починається агрегація, що призводить до хвороби Паркінсона ".
Нормальний та аномальний альфа-синуклеїн
У всьому світі понад 10 мільйонів людей живуть із хворобою Паркінсона, у тому числі близько 1 мільйона в США. При хворобі Паркінсона відбувається поступове руйнування клітин мозку, які виробляють нейромедіатор, який називається дофаміном, що є важливим для контролю руху.
Тому в міру прогресування захворювання спостерігатиметься погіршення таких симптомів, як повільність рухів, ригідність, тремор та порушення координації та рівноваги.
Пізніші дослідження показали, що хвороба Паркінсона також впливає на клітини мозку, які не виробляють дофамін, що може пояснити, чому деякі симптоми не пов’язані з рухом.
Хоча аномальні скупчення альфа-синуклеїну - невеликого білка, що містить лише 140 амінокислот - є основним елементом тіл Леві, які присутні у хворобі Паркінсона, його нормальна форма, як видається, необхідна для ряду функцій клітин мозку.
Однак, крім того, що ми знаємо, що білок так чи інакше взаємодіє з синаптичними пухирцями, забезпечуючи плавний транспорт молекул через синапс - або щілину між нервовим кінцем і наступною клітиною - ми мало що знаємо про основний механізм.
Альфа-синуклеїн діє «як датчик кальцію»
«Альфа-синуклеїн, - зазначає старший автор дослідження д-р Габріеле Камінські Шірле, кафедра хімічної інженерії та біотехнології Кембриджського університету, - це дуже малий білок з дуже малою структурою, і йому потрібно взаємодіяти з іншими білками або структури, щоб стати функціональними, що ускладнило вивчення ".
Досягнення технологій мікроскопів означають, що тепер дослідники можуть спостерігати за тим, що відбувається всередині клітин.
Доктор Камінскі Шірле та його колеги використовували «мікроскопію з надвисокою роздільною здатністю» та «ізольовані синаптичні везикули» для вивчення детальної поведінки альфа-синуклеїну.
Вони виявили, що коли рівень кальцію в клітині підвищується, альфа-синуклеїн зв’язується з пухирцями більш ніж в одній точці, що призводить до скупчення везикул.
«Ми думаємо, - пояснює співавтор доктор Янін Лаутеншлягер, також з Департаменту хімічної інженерії та біотехнологій, - що альфа-синуклеїн майже як сенсор кальцію».
"У присутності кальцію, - продовжує вона, - він змінює свою структуру і спосіб взаємодії з навколишнім середовищем, що, ймовірно, дуже важливо для його нормальної роботи".
Делікатний баланс
Автори припускають, що аномальні скупчення альфа-синуклеїну утворюються, коли порушується тонкий баланс між білком і кальцієм. Вони пропонують ряд речей, які можуть спричинити такий дисбаланс, таких як:
- вікове уповільнення виведення надлишку білка
- подвоєння продукування альфа-синуклеїну внаслідок дублювання генів
- більш високий рівень кальцію в клітинах мозку, вразливих до хвороби Паркінсона
- нездатність ефективно буферувати кальцій у чутливих до паркінсонізму клітинах
Більш детальне розуміння того, як альфа-синуклеїн поводиться як із здоров'ям, так і з хворобою, повинно призвести до вкрай необхідних нових препаратів від хвороби Паркінсона, підсумовують автори.
Вони також зазначають, що препарат, який блокує кальцієвий канал при серцевих захворюваннях, може "виявитися цінним кандидатом проти [хвороби Паркінсона] шляхом зниження внутрішньоклітинного навантаження кальцієм".
"Ми вперше бачимо, що кальцій впливає на взаємодію альфа-синуклеїну з синаптичними пухирцями".
Доктор Янін Лаутеншлягер
