Prevenirea morții celulare în boala Alzheimer

Oamenii de știință speră să dezvolte o metodă de combatere a morții celulelor nervoase din boala Alzheimer.

O echipă condusă de profesorul Bernd Reif de la Universitatea Tehnică din München, Germania, a analizat mai îndeaproape proteinele numite beta-amiloizi care se strâng împreună pentru a forma fibrile lungi, sau încurcături, care cauzează moartea celulelor nervoase pe măsură ce boala progresează.

Pentru a preveni aglomerarea acestor proteine, oamenii de știință au folosit proteine ​​mici de șoc termic, o altă familie de proteine ​​fabricate de celule în condiții de stres. Aceste proteine ​​de șoc termic au fost prezentate în teste pentru a se atașa de proteinele deformate înainte ca acestea să se aglomereze și să ajute la refacerea formei lor adecvate.

Oamenii de știință au folosit o procedură numită spectroscopie de rezonanță magnetică nucleară în stare solidă (RMN în stare solidă) pentru a identifica siturile din proteinele de șoc termic numite alfa-B-cristalină care se atașează la beta-amiloid. Dar acest proces este dificil, deoarece alfa-B-cristalina există sub diferite forme diferite care sunt în permanență schimbate.

In plus, are o greutate moleculara mare, a spus Reif. „Acești factori fac analiza structurii foarte dificilă.”

Deoarece procesul este atât de provocator, aceasta este „prima analiză directă a structurii unei proteine ​​de șoc termic în timpul interacțiunii cu un partener de legătură”, potrivit echipei. În ciuda dificultăților, echipa a descoperit că, pe lângă prevenirea beta-amiloidelor de la formarea fibrilelor, proteinele de șoc termic „etanșează” fibrilele existente, astfel încât beta-amiloidele suplimentare să nu se poată acumula.

Deși rolul pe care aceste proteine ​​îl joacă în bolile neurodegenerative nu a fost încă pus la punct, acestea sunt deja considerate ca agenți în noile medicamente. Aceasta reprezintă un „nou domeniu de aplicație pentru acest ajutor versatil”, spune echipa. Proteinele mici de șoc termic sunt „o nouă abordare promițătoare care poate fi implementată în tratamentul bolilor neurodegenerative”, cred ei.

Echipa intenționează să efectueze cercetări suplimentare cu privire la o regiune de alfa-B-cristalină care leagă tipurile de proteine ​​care, spre deosebire de beta-amiloid, se adună împreună într-un mod neordonat. Munca lor este publicată în jurnal Nature Structural Molecular Biology.

O proteină specială de șoc termic, numită proteină șoc termic 70 (HSP70), a fost în centrul multor studii. O echipă de la Universitatea Qingdao din China a analizat concluziile până în prezent. Ei spun, „HSP70 atrage o atenție extinsă la nivel mondial, deoarece joacă un rol crucial în prevenirea plierii greșite a proteinelor în boala Alzheimer”.

Ei explică faptul că HSP70 este prezent în aproape toate părțile celulei umane, unde protejează proteinele de plierea greșită și repară proteinele deteriorate. În testele de laborator, celulele creierului care au fost programate pentru a produce HSP70 suplimentar nu au arătat plierea anormală a beta-amiloidelor care declanșează Alzheimer.

În plus, HSP70 ajută la prevenirea ratei crescute de deces al celulelor creierului observată în țesuturile postmortem de la persoanele cu boală Alzheimer. Această moarte celulară crescută se datorează acumulării de beta-amiloizi și stresului oxidativ. În general, există două modalități principale prin care HSP70 ar putea fi utilizat pentru tratarea bolii Alzheimer: prin creșterea nivelului propriu de HSP70 al organismului sau prin creșterea HSP70 prin intermediul medicamentelor.

Experții scriu: „Numeroase studii au indicat faptul că HSP70 ar putea suprima progresia bolii Alzheimer. Astfel, vizarea HSP70 ar putea reprezenta o strategie promițătoare pentru tratamentul bolii Alzheimer. "

Cu toate acestea, unele limitări trebuie depășite înainte ca proteinele șocului termic să poată fi utilizate cu pacienții. De exemplu, efectele administrării HSP70 sunt imprevizibile, deoarece doza adecvată este necunoscută.

„În ansamblu, vor fi necesare studii suplimentare pentru a elucida pe deplin rolurile HSP70 în boala Alzheimer”, scrie echipa de cercetare din Qingdao. Dar, „Acest lucru ar putea aduce speranța cuceririi bolii Alzheimer în cele din urmă”.

Experții de la Universitatea din Catania, Italia, sunt de acord. Profesorul Vittorio Calabrese și colegii săi afirmă: „Fiind una dintre cele mai importante tulburări neurodegenerative, boala Alzheimer este o tulburare progresivă cu declin cognitiv și de memorie, pierderea vorbirii, modificări ale personalității și pierderea sinapselor.

„Odată cu îmbătrânirea populației din ce în ce mai mari din Statele Unite, se estimează că numărul pacienților cu boală Alzheimer va ajunge la 14 milioane la mijlocul secolului 21, în absența unor intervenții eficiente. Acest lucru va reprezenta o povară economică și personală imensă pentru oamenii din această țară. ”

Echipa adaugă că există acum dovezi puternice care sugerează că factori precum tulburarea metabolismului proteinelor sunt esențiali pentru boala Alzheimer. Creșterea nivelului HSP70 este o abordare cu potențial de succes, cred ei.

Oamenii de știință de la Universitatea din New York lucrează în prezent la cele mai bune metode de testare a medicamentelor pentru a crește nivelul HSP70 al organismului, pentru a elimina beta-amiloidul anormal. Ei raportează că „încercările de a viza unele dintre aceste proteine ​​de șoc termic nu au reușit până acum, în timp ce altele se află în prezent în diferite stadii de dezvoltare”.

Eforturile de a determina potențialul HSP70 includ o serie de teste de laborator folosind culturi de mamifere, drojdie sau bacterii. Echipa lucrează pentru a crea o metodă nouă care poate demonstra efectul HSP70, cu scopul de a identifica în mod eficient cea mai bună formulare pentru studiile clinice la om.

Referințe

Mainz, A. și colab. Chaperone alpha B-Crystallin implementează diferite interfețe pentru a captura un client amorf și un amiloid. Nature Structural Molecular Biology, 12 octombrie 2015 doi: 10.1038 / nsmb.3108

Lu, R. C. și colab. Proteina de șoc termic 70 în boala Alzheimer. BioMed Research International, 6 noiembrie 2014 doi: 10.1155 / 2014/435203

Dattilo, S. și colab. Proteine ​​de șoc termic și hormeză în diagnosticul și tratamentul bolilor neurodegenerative. Imunitate și îmbătrânire. 4 noiembrie 2015 doi: 10.1186 / s12979-015-0046-8

Repalli, J. și Meruelo, D. Strategii de screening pentru identificarea modulatorilor HSP70 pentru tratarea bolii Alzheimer. Proiectarea, dezvoltarea și terapia medicamentelor. 7 ianuarie 2015 doi: 10.2147 / DDDT.S72165