Ilustracja przez McCall Sarrett
Niezależnie od tego, czy chodzi o zapominanie o 20 latach swojego życia, czy prowadzenie tej samej rozmowy co pięć minut tylko po to, by zapomnieć o tym za każdym razem, upośledzenie pamięci może mieć duży wpływ na codzienne życie. Może to być jeden z najbardziej mylących aspektów neurodegeneracji i jest kluczowym objawem demencji.
Choroba Alzheimera, znany również jako AD, jest najczęstszą postacią demencji, charakteryzującą się trudnościami poznawczymi i utratą pamięci. Obecnie nie ma oficjalnej klinicznej techniki diagnozowania AD, innej niż autopsja. Istnieją jednak dwie charakterystyczne cechy tkanki mózgowej pacjentów z chorobą Alzheimera: beta-amyloid (A?) blaszki miażdżycowe i splątki neurofibrylarne, z których oba dostarczyły znacznego wglądu w patologię neurodegeneracji.
„Splątki neurofibrylarne powstają z defektu białek zwanych białkami tau”.
A? jest białkiem powstałym w wyniku proteoliza of Białko prekursorowe amyloidu (APP). Oznacza to, że aplikacja jest cięta na mniejsze fragmenty, z których jeden to A? fragment. APP jest cięty na te kawałki przez enzymy zwane sekretazami, których główna rola polega na rozszczepianiu tych białek. Istnieją różne sekretazy, ale jedna jest istotna dla patologii choroby Alzheimera – sekretaza gamma. Sekretaza gamma wytwarza specjalną formę Aβ:Aβ-42, najbardziej toksyczną formę białka. Po rozbiciu fragmenty białek zaczynają gromadzić się w przestrzeni na zewnątrz komórek. Kluczem do toksyczności tych białek jest to, że są one charakterystycznie „lepkie”, więc zaczynają tworzyć agregaty. Agregaty te nadal się rozwijają i wkrótce blaszki beta-amyloidu są wszędzie, znacznie upośledzając funkcje neuronów.
Rysunek autorstwa McCall Sarrett
Ten wpływ A? na funkcje neurologiczne doprowadziło do Hipoteza amyloidu, dobrze znana teoria proponująca wyjaśnienie neurodegeneracji w chorobie Alzheimera.
Teraz druga kluczowa cecha: splątki neurofibrylarne. Sploty neurofibrylarne powstają z defektu białek zwanych białkami tau. Białka Tau służą jako pomost między strukturami zwanymi mikrotubulami w komórce. Mikrotubule to podtrzymujące cząsteczki, które nadają kształt i strukturę komórkom, w szczególności aksonom. Białka Tau pomagają tym mikrotubulom zapewnić strukturę aksonom. Jednak w przypadku Chorobę AlzheimeraChoroba neurodegeneracyjna charakteryzująca się utratą neuronów i…, białka tau oddzielają się i gromadzą w ciele komórki, inaczej zwana somą. Powoduje to degenerację aksonów, co jeszcze bardziej utrudnia komunikację neuronów. Ta trudność w komunikacji neuronalnej jest podobna do efektów beta amyloidu; jednak ważne jest, aby zauważyć, że sploty te znacznie różnią się od blaszek omówionych wcześniej tym, że wpływają na komunikację z wnętrza komórki, a nie z zewnątrz.
„Naukowcy nadal nie są pewni dokładnego mechanizmu odpowiedzialnego za patologię choroby Alzheimera”.
Chociaż obaj są niezwykle wpływowi, A? i tau nie są jedynymi istotnymi czynnikami wpływającymi na patologię choroby Alzheimera. Badania sugerują, że apolipoproteina E (APOE) gen może być tak wpływowy jak A?. Istnieją trzy główne warianty kodujące białka: ApoE2, ApoE3 i ApoE4. Wykazano, że ApoE4 koreluje ze zmniejszeniem przycinania synaptycznego, podczas gdy ApoE2 powoduje wzrost. Obie formy wywierają wpływ astrocyty (ważny komórki glejowe w obrębie układu nerwowego) i są skorelowane z tempem ich fagocytozy, procesu, w którym astrocytyKomórki glejowe w kształcie gwiazdy, które pełnią szereg funkcji, w tym... pochłaniają materiał komórkowy. Każdy wariant ApoE bezpośrednio wpływa na tempo fagocytozy, ApoE2, powodując wzrost, a ApoE4 spadek. Sugeruje to, że astrocyty mogą być mniej zdolne do „oczyszczania” szczątków unoszących się w komórce, gdy są skorelowane z ApoE4. Tak więc, gdy te łysinki się nawarstwiają, genotyp ApoE4 może zapobiegać usuwaniu tych agregatów, przyczyniając się do degeneracji.
Amyloid beta, tau i różne geny współpracują ze sobą, powodując poważny problem w komunikacji między komórkami, który jest zasadniczo chorobą, którą znamy jako Alzheimera. Taka neurodegeneracja występuje najczęściej w obszarach mózgu związanych z uczeniem się i pamięcią, ale ostatecznie rozprzestrzenia się na cały mózg. Wraz z brakiem komunikacji dochodzi do utraty synaps i ostatecznie do zmniejszenia masy mózgu. W związku z tym normalne jest obserwowanie zmniejszonej tkanki mózgowej na MRIRezonans magnetyczny, technika oglądania struktury w miarę postępu choroby, ujawnia, że choroba Alzheimera dosłownie kurczy mózg. Nasze obecne modele uczenia się i pamięci stwierdzają, że synapsy odgrywają kluczową rolę w tych procesach, dostarczając możliwego wyjaśnienia, w jaki sposób ta patologia koreluje z głównymi objawami AD, takimi jak utrata pamięci.
Naukowcy wciąż nie są pewni dokładnego mechanizmu odpowiedzialnego za patologię choroby Alzheimera. Przebadano wiele innowacyjnych metod, próbując pogłębić wiedzę na temat tego patologicznego punktu, a jedną z nich są biomarkery płynu mózgowo-rdzeniowego (CSF).
Poziomy A? i tau można zmierzyć w płynie mózgowo-rdzeniowym za pomocą procedury zwanej nakłuciem lędźwiowym, podczas której pobierany jest płyn mózgowo-rdzeniowy. Zwiększony poziom tau i obniżony poziom A? obserwuje się u pacjentów z chorobą Alzheimera. Jest to wynik A? gromadzenie się w mózgu, co z kolei powoduje zmniejszenie stężenia w płynie mózgowo-rdzeniowym. Dane te sugerują, że w przyszłości lekarze i naukowcy mogą być w stanie przewidzieć stan poznawczy pacjenta, badając poziom białka w płynie mózgowo-rdzeniowym.
Obecnie nie ma ostatecznego lekarstwa na chorobę Alzheimera. Jednak coraz większa wiedza na temat zaangażowanych patologicznych białek, powiązanych genów i trwające badania naukowe dają nadzieję na skuteczne leczenie w przyszłości.
Jak myślisz, jaki przełom jest potrzebny, aby medycyna mogła wyleczyć chorobę Alzheimera? . Daj nam znać w komentarzach!
Artykuł pierwotnie pojawił się na Znając neurony?
O autorze
Khayla Black jest studentką pierwszego roku na Uniwersytecie Nowojorskim w Szanghaju, która planuje ogłosić studia magisterskie z neuronauki z niepełnoletnią nauką o danych z koncentracją na sztucznej inteligencji. W przyszłości ma nadzieję uzyskać tytuł doktora nauk medycznych i zostać neurobiologiem zajmującym się molekularnymi aspektami uczenia się i pamięci. W wolnym czasie Khayla lubi pracować z inicjatywą MYELIN w ramach IYNA, a także czytać wszelkie materiały związane z neuronauką. Poza studiowaniem neuronauki lubi biegać, uczyć w lokalnych szkołach podstawowych, rozwiązywać problemy matematyczne i pić ogromne ilości kawy.
Powiązane książki
at Rynek wewnętrzny i Amazon
Referencje
Lacor, PN, Buniel, MC, Furlow, PW, Clemente, AS, Velasco, PT, Wood, M., . . . Klein, WL (2007, 24 stycznia). A? Aberracje wywołane oligomerami w Synapse Skład, kształt i gęstość stanowią molekularną podstawę utraty łączności w chorobie Alzheimera. Pobrano z http://www.jneurosci.org/content/27/4/796
Murphy, poseł i LeVine, H. (2010). Choroba Alzheimera i peptyd a-amyloidowy. Journal of Alzheimer's Disease?: JAD, 19(1), 311. http://doi.org/10.3233/JAD-2010-1221
O'Brien, RJ i Wong, PC (2011). Przetwarzanie białek prekursorowych amyloidu i choroba Alzheimera. Coroczny przegląd neuronauki, 34, 185-204. http://doi.org/10.1146/annurev-neuro-061010-113613
Chung, W.-S., Verghese, PB, Chakraborty, C., Joung, J., Hyman, BT, Ulrich, JD, … Barres, BA (2016). Nowatorska, zależna od alleli rola APOE w kontrolowaniu tempa SynapsePołączenia między neuronami, gdzie sygnał jest przekazywany dalej... przycinanie przez astrocyty. Proceedings of the National Academy of Sciences Stanów Zjednoczonych Ameryki, 113(36), 10186-10191. http://doi.org/10.1073/pnas.1609896113
Zetterberg, H. (2009, 19 sierpnia). Amyloid? i APP jako biomarkery choroby Alzheimera. Pobrane z https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0531556509001594?via=ihub
