Prevence buněčné smrti u Alzheimerovy choroby

Vědci doufají, že vyvinou metodu boje proti smrti nervových buněk při Alzheimerově chorobě.

Tým vedený profesorem Berndem Reifem z Technické univerzity v Mnichově v Německu se podrobněji podíval na proteiny zvané beta-amyloidy, které se shlukují a vytvářejí dlouhé fibrily nebo spletence, které při progresi nemoci způsobují smrt nervových buněk.

Aby se zabránilo tomu, aby se tyto proteiny shlukovaly, vědci použili malé proteiny tepelného šoku, další rodinu proteinů produkovaných buňkami za stresových podmínek. Ukázalo se, že tyto proteiny tepelného šoku se v testech navazují na deformované proteiny, než se shlukují a pomáhají obnovit jejich správnou formu.

Vědci použili postup nazývaný spektroskopie nukleární magnetické rezonance v pevné fázi (NMR v pevné fázi) k identifikaci míst v proteinech tepelného šoku zvaných alfa-B-krystalin, která se váží na beta-amyloid. Ale tento proces je obtížný, protože alfa-B-krystalin existuje v různých různých formách, které jsou trvale vyměňovány.

"Kromě toho má velkou molekulovou hmotnost," řekl Reif. "Tyto faktory velmi ztěžují strukturní analýzu."

Protože proces je tak náročný, jedná se podle týmu o „první přímou strukturní analýzu proteinu tepelného šoku během interakce s vazebným partnerem“. Navzdory obtížím tým objevil, že kromě toho, že brání beta-amyloidům ve tvorbě fibril, proteiny tepelného šoku také „utěsňují“ stávající fibrily, takže se další beta-amyloidy nemohou hromadit.

Ačkoli roli, kterou tyto proteiny hrají při neurodegenerativních onemocněních, je třeba ještě přibít, jsou již považovány za látky v nových lécích. To představuje „nové pole použití pro tohoto všestranného pomocníka,“ říká tým. Domnívají se, že malé proteiny tepelného šoku jsou „slibným novým přístupem, který lze nasadit při léčbě neurodegenerativních onemocnění“.

Tým plánuje provést další výzkum v oblasti alfa-B-krystalinu, který váže typy proteinů, které se na rozdíl od beta-amyloidu shlukují neuspořádaným způsobem. Jejich práce jsou publikovány v časopise Přírodní strukturní molekulární biologie.

Mnoho konkrétních proteinů tepelného šoku, nazývaných protein 70 tepelného šoku (HSP70), bylo předmětem mnoha studií. Dosavadní zjištění zkontroloval tým z čínské univerzity Qingdao. Říkají: „HSP70 přitahuje celosvětovou pozornost, protože hraje zásadní roli v prevenci nesprávného skládání bílkovin u Alzheimerovy choroby.“

Vysvětlují, že HSP70 je přítomen téměř ve všech částech lidské buňky, kde chrání proteiny před nesprávným složením a opravuje poškozené proteiny. V laboratorních testech mozkové buňky, které byly naprogramovány tak, aby vytvářely extra HSP70, nevykazovaly abnormální skládání beta-amyloidů, které spouští Alzheimerovu chorobu.

HSP70 dále pomáhá předcházet zvýšené rychlosti odumírání mozkových buněk pozorované v posmrtných tkáních u jedinců s Alzheimerovou chorobou. Tato zvýšená buněčná smrt je způsobena hromaděním beta-amyloidů a oxidačním stresem. Celkově existují dva hlavní způsoby, jak lze HSP70 použít k léčbě Alzheimerovy choroby: zvýšením vlastních hladin HSP70 v těle nebo zvýšením HSP70 pomocí léků.

Odborníci píší: „Četné studie naznačily, že HSP70 může potlačit progresi Alzheimerovy choroby. Cílení na HSP70 tedy může představovat slibnou strategii pro léčbu Alzheimerovy choroby. “

Před použitím proteinů tepelného šoku u pacientů je však nutné překonat některá omezení. Například účinky podávání HSP70 jsou nepředvídatelné, protože příslušná dávka není známa.

„Celkově budou zapotřebí další studie, aby bylo možné plně objasnit úlohu HSP70 při Alzheimerově chorobě,“ píše výzkumný tým Qingdao. Ale „To by nakonec mohlo přinést naději na dobytí Alzheimerovy choroby.“

Odborníci z univerzity v Catanii v Itálii souhlasí. Profesor Vittorio Calabrese a jeho kolegové tvrdí: „Alzheimerova choroba je jednou z nejdůležitějších neurodegenerativních poruch a je progresivní poruchou s poklesem kognitivních schopností a paměti, ztrátou řeči, změnami osobnosti a ztrátou synapsí.

"S rostoucím stárnutím populace Spojených států se očekává, že počet pacientů s Alzheimerovou chorobou dosáhne v polovině 21. století 14 milionů bez účinných intervencí." To bude pro obyvatele této země představovat nesmírnou ekonomickou a osobní zátěž. “

Tým dodává, že nyní existují silné důkazy, které naznačují, že faktory, jako je narušený metabolismus bílkovin, jsou pro Alzheimerovu chorobu ústřední. Věří, že zvýšení úrovně HSP70 je jedním z potenciálně úspěšných přístupů.

Vědci z New York University v současné době pracují na nejlepších způsobech testování léků ke zvýšení hladiny HSP70 v těle, aby se vyloučil abnormální beta-amyloid. Uvádějí, že „pokusy zaměřit se na některé z těchto proteinů tepelného šoku byly dosud neúspěšné, zatímco jiné jsou v současné době v různých vývojových stádiích.“

Snahy o stanovení potenciálu HSP70 zahrnují řadu laboratorních testů využívajících savčí, kvasinkové nebo bakteriální kultury. Tým pracuje na vytvoření nové metody, která dokáže demonstrovat účinek HSP70, s cílem efektivně identifikovat nejlepší formulaci pro klinické studie u lidí.

Reference

Mainz, A. a kol. Chaperon alfa B-krystalallin používá různá rozhraní k zachycení amorfního a amyloidního klienta. Přírodní strukturní molekulární biologie, 12. října 2015 doi: 10,1038 / nsmb.3108

Lu, R. C. a kol. Protein 70 tepelného šoku u Alzheimerovy choroby. BioMed Research International, 6. listopadu 2014 doi: 10.1155 / 2014/435203

Dattilo, S. a kol. Proteiny tepelného šoku a hormonáza v diagnostice a léčbě neurodegenerativních onemocnění. Imunita a stárnutí. 4. listopadu 2015 doi: 10.1186 / s12979-015-0046-8

Repalli, J. a Meruelo, D. Screeningové strategie k identifikaci modulátorů HSP70 k léčbě Alzheimerovy choroby. Návrh, vývoj a terapie léčiv. 7. ledna 2015 doi: 10,2147 / DDDT.S72165