Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Ρίβερσαϊντ πρότειναν μια νέα εξήγηση για το πώς μπορεί να ξεκινήσει η νόσος του Αλτσχάιμερ. Αντί να οδηγείται κυρίως από τη συσσώρευση πλάκας στον εγκέφαλο, η ασθένεια μπορεί να ξεκινήσει όταν μια πρωτεΐνη παρεμβαίνει στη φυσιολογική λειτουργία μιας άλλης πρωτεΐνης μέσα στο νευρικό κύτταρο.
Για χρόνια, η έρευνα για το Αλτσχάιμερ εστιάζεται σε μεγάλο βαθμό στο αμυλοειδές βήτα (Α-βήτα), μια πρωτεΐνη που σχηματίζει συστάδες στον εγκέφαλο των ατόμων με τη νόσο. Η ιδέα έχει κερδίσει υποστήριξη επειδή οι κληρονομικές μεταλλάξεις που αυξάνουν τα επίπεδα α-βήτα μπορούν να προκαλέσουν πρώιμη εμφάνιση Αλτσχάιμερ.
Ωστόσο, παρά τις χιλιάδες κλινικές δοκιμές που έχουν σχεδιαστεί για την αφαίρεση του α-βήτα, αυτές οι θεραπείες απέτυχαν σε μεγάλο βαθμό να σταματήσουν την ασθένεια ή να αναστρέψουν την εξέλιξή της.
Οι επιστήμονες γνώριζαν από καιρό ότι μια άλλη πρωτεΐνη που ονομάζεται tau συσσωρεύεται στους εγκεφάλους ασθενών με Αλτσχάιμερ. Αυτό που παραμένει αβέβαιο είναι πώς ακριβώς συνδέονται το tau και το a-beta.
«Εκτός από την ύπαρξη άνοιας, η διάγνωση του Αλτσχάιμερ απαιτεί σχηματισμό α-βήτα και ταυ στον εγκέφαλο», δήλωσε ο Ράιαν Τζούλιαν, καθηγητής Χημείας UCR και επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Αλλά πολλά εργαστήρια επικεντρώνονται στον ρόλο του ενός και αγνοούν τον άλλο».
Δημοσιεύθηκε στο Πρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών, NexusΝέα έρευνα δείχνει μια άμεση αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των δύο πρωτεϊνών.
Πώς μπορεί να αλληλεπιδράσουν το βήτα και το ταυ αμυλοειδούς
Το Tau συνήθως βοηθά στη σταθεροποίηση μικροσκοπικών δομών γνωστών ως μικροσωληνίσκων. Αυτές οι μικροσκοπικές δομές που μοιάζουν με σωλήνα λειτουργούν ως οδοί μεταφοράς μέσα στα νευρικά κύτταρα, μεταφέροντας απαραίτητα υλικά σε διαφορετικά μέρη του νευρώνα. Χωρίς λειτουργικούς μικροσωληνίσκους, οι νευρώνες αγωνίζονται να μεταφέρουν τα μόρια που χρειάζονται για να επιβιώσουν και να επικοινωνήσουν.
Η ερευνητική ομάδα παρατήρησε ότι το τμήμα του tau που είναι υπεύθυνο για την προσκόλληση στους μικροσωληνίσκους μοιάζει με το a-beta τόσο σε μέγεθος όσο και σε δομή. Αυτή η παρατήρηση τους οδήγησε να αναρωτηθούν αν η Α-βήτα θα μπορούσε επίσης να συνδεθεί με μικροσωληνίσκους.
Για να το διερευνήσουν, οι επιστήμονες προσάρτησαν έναν δείκτη φθορισμού στο a-beta. Παρακολουθώντας την κίνησή του και τις αλλαγές στην εκπομπή φωτός, μπόρεσαν να προσδιορίσουν πότε η πρωτεΐνη προσκολλήθηκε στους μικροσωληνίσκους.
Τα πειράματά τους έδειξαν ότι το a-beta και το tau συνδέονται με μικροσωληνίσκους με παρόμοια δύναμη. Ως αποτέλεσμα, όταν το α-βήτα συσσωρεύεται μέσα στους νευρώνες, μπορεί ενδεχομένως να ωθήσει το ταυ από την κανονική του θέση.
«Η δουλειά μας δείχνει ότι το αμυλοειδές βήτα και ταυ ανταγωνίζονται για τις ίδιες θέσεις δέσμευσης στους μικροσωληνίσκους και ότι το α-βήτα μπορεί να εμποδίσει την ταυ να λειτουργήσει σωστά», είπε ο Τζούλιαν.
Ένα νέο πιθανό έναυσμα για το Αλτσχάιμερ
Σύμφωνα με τους ερευνητές, το Αλτσχάιμερ μπορεί να ξεκινήσει όταν το α-βήτα εκτοπίζει το ταυ από τους μικροσωληνίσκους. Μόλις συμβεί αυτό, το εσωτερικό δίκτυο μεταφοράς της κυψέλης μπορεί να αρχίσει να καταρρέει.
Ταυτόχρονα, το ταυ μπορεί να αρχίσει να συμπεριφέρεται ανώμαλα. Χωρίς την κανονική της αλληλεπίδραση με τους μικροσωληνίσκους, η πρωτεΐνη μπορεί να συσσωρευτεί και να μετακινηθεί σε περιοχές του νευρώνα όπου κανονικά δεν ανήκει.
Αυτό το μοντέλο υποδηλώνει ότι ο σχηματισμός α-βήτα και ταυ μπορεί να είναι συνέπεια βαθύτερων κυτταρικών προβλημάτων παρά η βασική αιτία της νόσου. Η ιδέα μπορεί να βοηθήσει στην εξήγηση αρκετών μακροχρόνιων γρίφων στην έρευνα για το Αλτσχάιμερ.
Για παράδειγμα, οι πλάκες από Α-βήτα συχνά σχηματίζουν εξωτερικά κύτταρα. Εάν προκύψει βλάβη στον πυρήνα όταν η α-βήτα παρεμβαίνει με την ταυ μέσα στους νευρώνες, αυτές οι εξωτερικές πλάκες δεν μπορούν να διαταράξουν άμεσα το ταυ ή τους μικροσωληνίσκους που το υποστηρίζουν.
Γήρανση, αυτοφαγία και μικροσωληνίσκοι
Ο προτεινόμενος μηχανισμός ταιριάζει επίσης με στοιχεία ότι οι φυσικές διαδικασίες ανακύκλωσης του εγκεφάλου γίνονται λιγότερο αποτελεσματικές με την ηλικία.
Μια διαδικασία γνωστή ως αυτοφαγία αφαιρεί κανονικά τις ανεπιθύμητες πρωτεΐνες, συμπεριλαμβανομένης της Α-βήτα, από τα κύτταρα. Καθώς η αυτοφαγία επιβραδύνεται στους ηλικιωμένους ενήλικες, η Α-βήτα μπορεί να συσσωρεύεται μέσα στους νευρώνες και να ανταγωνίζεται όλο και περισσότερο την ταυ για πρόσβαση στους μικροσωληνίσκους.
Πρόσθετες παρατηρήσεις υποστηρίζουν επίσης τη θεωρία. Μερικές πρόσφατες μελέτες υποδηλώνουν ότι το λίθιο μπορεί να μειώσει τον κίνδυνο της νόσου του Αλτσχάιμερ, αν και προηγούμενες μελέτες έχουν δείξει ότι το λίθιο βοηθά στη σταθεροποίηση των μικροσωληνίσκων.
Αυτά τα ευρήματα αυξάνουν την πιθανότητα ότι η προστασία των μικροσωληνίσκων μπορεί να βοηθήσει στην καταπολέμηση ορισμένων από τις επιβλαβείς επιπτώσεις που προκαλούνται από την α-βήτα.
Συνέπειες για μελλοντική θεραπεία
Εάν μελλοντικές μελέτες επιβεβαιώσουν αυτά τα ευρήματα, θα μπορούσαν να επηρεάσουν την κατεύθυνση της ανάπτυξης φαρμάκων για το Αλτσχάιμερ.
Αντί να εστιάζουν αποκλειστικά στην αφαίρεση συστάδων πρωτεΐνης, οι ερευνητές μπορούν να στοχεύσουν την αλληλεπίδραση μεταξύ Α-βήτα και μικροσωληνίσκων. Μια άλλη πιθανή στρατηγική είναι να αυξηθεί η ικανότητα του κυττάρου να καθαρίζει το a-beta προτού συσσωρευτεί μέσα στους νευρώνες.
Ο Τζούλιαν πιστεύει ότι τα ευρήματα βοηθούν στην ενοποίηση πολλών προηγουμένως αποσυνδεδεμένων παρατηρήσεων από την έρευνα για το Αλτσχάιμερ.
«Αυτή η ιδέα βοηθά να κατανοήσουμε πολλά αποτελέσματα που προηγουμένως φαινόταν άσχετα», είπε ο Τζούλιαν. «Αυτό μας δίνει μια σαφέστερη εικόνα του τι μπορεί να πάει στραβά μέσα στον νευρώνα και πού μπορούν να ξεκινήσουν νέες θεραπείες».