"Слишком много" кальция в мозге может вызвать болезнь Паркинсона
Выводы нового исследования, проведенного Кембриджским университетом в Соединенном Королевстве, о роли кальция в сигнальных механизмах клеток мозга, приближают нас к пониманию причин болезни Паркинсона.
Наличие токсичных белковых отложений или телец Леви внутри клеток мозга является признанным признаком болезни Паркинсона.
Отложения содержат кластеры альфа-синуклеина и других белков, которые имеют неправильную форму.
Новое исследование - опубликовано в журнале Nature Communications - показывает, что кальций влияет на способ связывания альфа-синуклеина с синаптическими пузырьками.
Синаптические везикулы - это небольшие отсеки в нервных окончаниях, которые содержат нейротрансмиттеры или химические посредники, передающие сигналы между клетками мозга.
«Существует прекрасный баланс», - отмечает соавтор исследования доктор Эмберли Стивенс, доктор наук в области молекулярной нейробиологии из Кембриджского университета, «кальция и альфа-синуклеина в клетке, и когда слишком много одного или во-вторых, баланс нарушается, и начинается агрегация, ведущая к болезни Паркинсона ».
Нормальный альфа-синуклеин против аномального
Во всем мире более 10 миллионов человек живут с болезнью Паркинсона, в том числе около 1 миллиона в Соединенных Штатах. При болезни Паркинсона происходит прогрессирующее разрушение клеток мозга, которые вырабатывают нейромедиатор, называемый дофамином, который важен для управления движением.
Следовательно, по мере прогрессирования болезни будут ухудшаться такие симптомы, как замедленность движений, ригидность, тремор, нарушение координации и равновесия.
Более поздние исследования показали, что болезнь Паркинсона также влияет на клетки мозга, которые не производят дофамин, что может объяснить, почему некоторые симптомы не связаны с движением.
Хотя аномальные кластеры альфа-синуклеина - небольшого белка, содержащего всего 140 аминокислот - являются основным элементом телец Леви, присутствующим при болезни Паркинсона, его нормальная форма, по-видимому, необходима для ряда функций клеток мозга.
Однако, помимо того, что мы знаем, что белок каким-то образом взаимодействует с синаптическими пузырьками, чтобы обеспечить беспрепятственный транспорт молекул через синапс - или промежуток между нервным окончанием и следующей клеткой - мы мало знаем о лежащем в основе механизме.
Альфа-синуклеин действует «как датчик кальция»
«Альфа-синуклеин, - отмечает старший автор исследования доктор Габриэле Камински Ширле с факультета химической инженерии и биотехнологии Кембриджского университета, - это очень маленький белок с очень маленькой структурой, и он должен взаимодействовать с другими белками или структуры, чтобы стать функциональными, что затрудняет изучение ».
Достижения в области микроскопических технологий означают, что теперь исследователи могут наблюдать за тем, что происходит внутри клеток.
Доктор Камински Ширле и его коллеги использовали «микроскопию сверхвысокого разрешения» и «изолированные синаптические пузырьки» для детального изучения поведения альфа-синуклеина.
Они обнаружили, что когда уровень кальция в клетке повышается, альфа-синуклеин связывается с везикулами более чем в одной точке, что вызывает кластеризацию пузырьков.
«Мы думаем, - объясняет соавтор, доктор Янин Лаутеншлегер, также из Департамента химической инженерии и биотехнологии, - что альфа-синуклеин почти похож на датчик кальция».
«В присутствии кальция, - продолжает она, - он меняет свою структуру и то, как он взаимодействует с окружающей средой, что, вероятно, очень важно для его нормального функционирования».
Тонкий баланс
Авторы предполагают, что аномальные кластеры альфа-синуклеина образуются, когда нарушается тонкий баланс между белком и кальцием. Они предлагают ряд вещей, которые могут вызвать такой дисбаланс, например:
- возрастное замедление выведения лишнего белка
- удвоение производства альфа-синуклеина из-за дупликации генов
- более высокий уровень кальция в клетках мозга, уязвимых к болезни Паркинсона
- неспособность эффективно накапливать кальций в клетках, чувствительных к болезни Паркинсона
Авторы заключают, что более подробное понимание того, как альфа-синуклеин ведет себя как в отношении здоровья, так и болезни, должно привести к появлению столь необходимых новых лекарств от болезни Паркинсона.
Они также отмечают, что лекарство, блокирующее кальциевый канал при сердечных заболеваниях, может «оказаться ценным кандидатом для действия против [болезни Паркинсона] за счет снижения внутриклеточной кальциевой нагрузки».
«Мы впервые видим, что кальций влияет на то, как альфа-синуклеин взаимодействует с синаптическими пузырьками».
Д-р Янин Лаутеншлегер
