Chociaż przyczyny choroby Alzheimera pozostają tajemnicą, badania genetyczne dostarczają obecnie wskazówek na temat rozwoju choroby. Wiemy, że rzadkie mutacje genetyczne mogą powodować chorobę Alzheimera o wczesnym początku, jednak zarówno czynniki genetyczne, jak i środowiskowe są zaangażowane w bardziej powszechną, późną postać choroby. Zbierając informacje na temat składu genetycznego tysięcy ludzi, naukowcy z naszej grupy i inni zidentyfikowali prawie 30 wariantów genów które są bardziej powszechne w chorobie.

Funkcja wielu z tych „genów ryzyka” w mózgu jest nieznana, ale wydaje się, że grupują się one według funkcji biologicznych, dając nam lepszy wgląd w mechanizmy związane z chorobą Alzheimera. Jedną z funkcji biologicznych związanych z chorobą Alzheimera na podstawie tych odkryć genetycznych jest transport materiału do komórki, znany jako: endocytoza. Dzieje się tak, gdy materiał nie może biernie przejść przez błonę komórkową, komórki pączkują do wewnątrz, aby przechwycić ładunek w małym worku wypełnionym płynem.

Nasza grupa badawcza bada działanie tych genów endocytarnych w mózgu. Wykorzystując komórki wyhodowane w naczyniu, możemy manipulować białkami, które wyrażają i mierzyć zmiany w pobieraniu materiału przez komórkę. To pomaga nam zrozumieć, co się dzieje, gdy te geny są upośledzone w chorobie Alzheimera.

Endocytoza jest uniwersalnie ważną funkcją komórki, wszystkie komórki muszą jeść i pić. Odpowiada również za wiele innych ważnych zadań, w tym komunikację, transport i oczyszczanie produktów odpadowych, takich jak beta-amyloid. Jest to białko wytwarzane w zdrowym mózgu, które normalnie jest rozkładane i eliminowane. W chorobie Alzheimera uważa się jednak, że brak równowagi w produkcji beta-amyloidu i jego usuwaniu z mózgu powoduje nagromadzenie oraz tworzenie lepkich grudek, zwanych płytkami, które są toksyczne dla neuronów.

Sprzątanie mózgu

Usuwanie beta-amyloidu jest jedną z funkcji wykonywanych przez mikroglej, komórki odpornościowe mózgu. Są pierwszymi reagującymi, gdy intruz dostanie się do mózgu. Wykorzystują swoje zdolności endocytarne do pochłaniania i niszczenia odpadów i czynników zakaźnych. W chorobie Alzheimera ta funkcja jest kluczowa, ponieważ konsumują beta-amyloid, rozkładając go przez wewnętrzny system usuwania odpadów.

Beta-amyloid można również usunąć przez 650 km naczyń krwionośnych w ludzkim mózgu. Komórki śródbłonka wyścielające naczynia tworzą szczelną barierę między krwią a mózgiem. To zatrzymuje środki toksyczne, ale pozwala na wnikanie składników odżywczych i ulatnianie się produktów przemiany materii. Beta-amyloid jest usuwany z mózgu przez specjalną formę endocytozy, która wiąże się z receptorem na powierzchni komórek śródbłonka, jak zamek i klucz. To wyzwala jego internalizację i jest przenoszona przez komórkę i odkładana we krwi, zapobieganie gromadzeniu się w mózgu.

Jak w ogóle dostaje się tam beta-amyloid?

Dokładna funkcja beta-amyloidu jest nadal niejasna, ale prawdopodobnie odgrywa rolę w normalnej fizjologii mózgu, stając się problemem tylko wtedy, gdy występuje w nadmiarze. Powstaje w wyniku rozpadu białka prekursorowego amyloidu (APP), znajdującego się na powierzchni komórek w mózgu.

APP można podzielić na dwa różne sposoby, z których tylko jeden wytwarza beta-amyloid. Enzym odpowiedzialny za ten szlak znajduje się wewnątrz komórki, dlatego APP musi przejść endocytozę, aby mógł zostać rozbity na fragmenty beta-amyloidu.

Część naszych badań obejmuje pomiar ilości beta-amyloidu i innych fragmentów wytwarzanych przez komórki w wyniku rozpadu APP. Porównanie ich między zdrowymi komórkami a komórkami, w których zmanipulowano geny ryzyka choroby Alzheimera, pozwala nam zrozumieć udział tych genów w produkcji beta-amyloidu. Tutaj ponownie endocytoza jawi się jako kluczowy gracz w potencjalnym rozwoju choroby Alzheimera.

To ilustruje tylko trzy przykłady tego, jak endocytoza jest ważna dla zdrowia mózgu i jak błąd w którymkolwiek z nich może być czynnikiem przyczyniającym się do rozwoju choroby Alzheimera. Rzeczywiście, wiele innych procesów biologicznych jest powiązanych z badaniami genetycznymi i jest mało prawdopodobne, że będą się one wzajemnie wykluczać. Po dodaniu czynników ryzyka związanych ze stylem życia i środowiskiem choroba Alzheimera jest bardzo złożona. Niemniej jednak, dzięki zrozumieniu różnych zaangażowanych mechanizmów, możemy zacząć identyfikować potencjalne cele leczenia. Podobnie jak puzzle, używamy informacji genetycznych jako elementów narożnych, aby zbudować wyraźniejszy obraz całej choroby.

O autorze

dr Anna Burt, pracownik naukowy, Cardiff University

Ten artykuł został pierwotnie opublikowany w Konwersacje. Przeczytać oryginalny artykuł.

Powiązane książki:

at Rynek wewnętrzny i Amazon