Mitochondria - fabryka energii komórek - może być jednym z kluczy do zrozumienia i leczenia choroby Alzheimera oraz demencji. Naukowcy zidentyfikowali, że zaburzenia równowagi jonów wapnia w mitochondriach może przyczynić się do śmierci komórek, a konkretnie neurodegeneracji w komórkach mózgowych, co przyczynia się do choroby Alzheimera i demencji. Odkrycie to może ewentualnie wskazywać na nowe terapie zapobiegające lub opóźniające tą chorobę. Zespół zaprezentował swoje prace podczas 61 zgromadzenia Towarzystwa Biofizycznego.

Uważa się, że w mitochondriach neuronu, jony wapniowe kontrolują wytwarzanie energii potrzebnej do funkcjonowania mózgu. Jednak, zbyt duża ilość wapnia może powodować śmierć komórki - jak już zasugerowano, może to sprzyjać występowaniu choroby Alzheimera. Poprzednie badania wykazały już, że brak równowagi wapnia w neuronach może odgrywać istotną rolę w powstawaniu choroby Alzheimera. Jednak mechanizm związany z zaburzeniem czynności mitochondriów i neurodegeneracji nie do końca był znany.

Nowe badania prowadzone przez naukowców z Temple University dowiodły, że jeden z możliwych mechanizmów choroby Alzheimera polega na zaburzonej równowadze w wymianie wapnia w mitochondriach. Jony wapnia opuszczają mitochondria neuronów za pomocą białka - transportera, zwanego mitochondrialnym wymiennikiem sód / wapń.

Naukowcy przebadali próbki ludzkich mózgów pobranych od pacjentów z chorobą Alzheimera. W chorych tkankach okazało się, że poziom tego wymiennika był bardzo niski - ledwie wykrywalny. Co może być powodem gromadzenia się wapnia w chorobowo zmienionych mitochondriach. Istnieje hipoteza, że może to spowodować nadmierne wytwarzaniem reaktywnych form tlenu, cząsteczek o których wiadomo, że sieją spustoszenie w komórce i przyczyniają się do neurodegeneracji. Naukowcy odkryli również, że zmniejszona aktywność tego wymiennika była związana z zaburzeniami produkcji energii i zwiększoną śmiercią komórek, które mogą przyczynić się do neurodegeneracji powodując chorobę Alzheimera.

Naukowcy przebadali myszy, które były zmodyfikowane genetycznie w celu wyindukowania u nich choroby Alzheimera. Okazało się, że gen, który koduje wymiennik sodowo/wapniowy u badanych mysz był znacznie mniej aktywny - co wskazuje, że spadek ekspresji genu przyczynia się do postępu choroby.

Aby kontynuować dalsze badania nad tym mechanizmem, przebadano ów gen w modelu hodowli komórkowej z chorobą Alzheimera. Podobnie jak w przypadku myszy, komórki zmodyfikowane genetycznie wykazywały podobne zjawiska komórkowe. Gdy naukowcy genetycznie zwiększyli poziom mitochondrialnego wymiennika sodowo-wapniowego, chore komórki funkcjonowały i były prawie identyczne jak zdrowe komórki w grupach kontrolnych. Zwiększyło się wytwarzanie ATP, a poziom reaktywnych form tlenu uległ zmniejszeniu.

Naukowcy teraz starają się sprawdzić, czy można odwrócić rozwój choroby Alzheimera w zmutowanych mysich modelach przez wpływ na ekspresję genu, który koduje wymiennik sodowo-wapniowy. Jeśli się uda, to mechanizm ten może ostatecznie być podstawą do opracowania nowych metod leczenia, mających na celu wzmocnienie funkcji wymienników sodowo-wapniowych w mitochondrium za pomocą nowych leków lub terapii genowej.

Źródło: sciencedaily.com