Khám phá về tế bào có thể giúp chống lại chứng mất trí nhớ

Các nhà khoa học đã xác định những thay đổi chưa được phát hiện trước đây xảy ra ở cấp độ tế bào trong bệnh sa sút trí tuệ và bệnh thần kinh vận động. Giáo sư Chris Miller của Đại học King’s College London, Vương quốc Anh và nhóm của ông đã kiểm tra một “giàn giáo” phân tử cho phép các bộ phận quan trọng của tế bào cơ thể tương tác.

Họ đã kiểm tra các thành phần tế bào liên quan đến cấu trúc này, được gọi là ti thể và lưới nội chất (ER). Ti thể sản xuất năng lượng cho tế bào, và ER tạo ra protein và dự trữ canxi để truyền tín hiệu cho tế bào. Chúng cùng nhau tạo thành các liên kết cấu trúc chặt chẽ tạo điều kiện cho nhiều chức năng của tế bào.

Ti thể nhận canxi, một phân tử tín hiệu quan trọng bên trong tế bào thần kinh, từ ER để chúng có thể tạo ra năng lượng. Nhưng quá nhiều canxi sẽ gây hại, vì vậy dòng chảy của canxi phải được kiểm soát rất cẩn thận.

Ti thể và ER thường được kết nối về mặt vật lý bởi các protein, và khi tín hiệu canxi giữa ti thể và ER gặp trục trặc, nó có thể gây ra chứng mất trí nhớ thái dương trước, dạng sa sút trí tuệ phổ biến thứ hai và các bệnh thoái hóa thần kinh như xơ cứng teo cơ bên (một dạng của nơ-ron vận động bệnh). Nhưng các phương pháp chính xác mà ty thể và ER liên kết với nhau vẫn chưa rõ ràng cho đến nay.

Các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy một protein ER được gọi là VAPB liên kết với một protein ty thể có tên là PTPIP51 tạo thành ‘giàn giáo liên kết’. Khi mức độ của protein VAPB và PTPIP51 tăng lên, ty thể và ER hình thành các liên kết thậm chí còn chặt chẽ hơn.

Trong các thử nghiệm trên tế bào chuột, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng mức độ cao hơn của một loại protein được gọi là TPD-43 đã dẫn đến việc nới lỏng khung giữa ER và ty thể. Tiếng chuông này vang lên với những phát hiện trước đó rằng sự tích tụ TDP-43 thường thấy trong chứng mất trí nhớ thái dương và chứng xơ cứng teo cơ một bên.

Nó cũng có thể bắt đầu quá trình bệnh trong các thử nghiệm trên loài gặm nhấm. Hơn nữa, tầm quan trọng của TDP-43 trong các bệnh này được nhấn mạnh bởi nghiên cứu cho thấy rằng các đột biến trong gen TDP-43 là nguyên nhân gây ra các tình trạng ở một số bệnh nhân.

Giáo sư Miller cho biết: “Ở cấp độ phân tử, nhiều quá trình diễn ra sai lầm trong bệnh mất trí nhớ và bệnh thần kinh vận động, và một trong những câu hỏi mà chúng ta phải đối mặt là liệu có một con đường chung nào kết nối những quá trình khác nhau này.

“Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng việc nới lỏng‘ giàn giáo ’này giữa ty thể và ER trong tế bào có thể là một quá trình quan trọng trong các bệnh thoái hóa thần kinh như chứng mất trí nhớ hoặc bệnh thần kinh vận động.”

Cụ thể, TDP-43 xuất hiện quá mức gây ra thiệt hại cho giàn ER-ty thể thông qua việc gián đoạn các đường truyền tín hiệu canxi.

Nhóm nghiên cứu hy vọng rằng những khám phá mới của họ về TDP-43 và sự tương tác VAPB / PTPIP51 điều chỉnh các liên kết ER-ty thể có thể giúp “cung cấp một mục tiêu mới tiềm năng để phát triển các phương pháp điều trị mới cho những rối loạn tàn phá này.” Báo cáo của họ được công bố trên tạp chí Nature Communications.

Một nghiên cứu chuyên sâu riêng biệt về bệnh Alzheimer và liên kết ER-ty thể được thực hiện bởi một nhóm từ Trung tâm Y tế Đại học Columbia, New York, NY Họ đã thực hiện các thử nghiệm trong phòng thí nghiệm cho thấy rằng “giao tiếp ER-ty thể bị thay đổi nằm ở trung tâm của Cơ chế bệnh sinh của bệnh Alzheimer ”.

Họ nói thêm rằng nhiều thay đổi được thấy ở bệnh nhân mắc bệnh Alzheimer, chẳng hạn như mức cholesterol và glucose tăng lên, và những thay đổi đối với màng tế bào "là những chức năng liên quan đến kết nối giữa ER và ty thể."

Những thay đổi này thường thấy ở bệnh nhân mắc bệnh Alzheimer. Do đó, giao tiếp ER-ty thể "có thể đóng một vai trò quan trọng và chưa được công nhận cho đến nay trong cơ chế bệnh sinh của bệnh Alzheimer, có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về căn bệnh quái ác này và có thể tạo ra các mục tiêu tiềm năng cho các chiến lược điều trị mới."

Nghiên cứu sâu hơn đã được thực hiện về bệnh Alzheimer gia đình. Đây là một dạng hiếm gặp của tình trạng bệnh có xu hướng nặng hơn và khởi phát sớm (dưới 65 tuổi). Trong số những bệnh nhân này, dường như có sự tương tác giữa ER / ti thể bị suy giảm. Đây dường như là nguyên nhân của các vấn đề về phối hợp vận động ở vùng tiểu não của não.

Các nghiên cứu khác đã phát hiện ra rằng tín hiệu canxi giữa ty thể và ER cũng bị sai trong bệnh Parkinson, bệnh thoái hóa hệ thần kinh. Một loại protein 'giả mạo' được gọi là alpha-synuclein có thể là nguyên nhân.

Nó được tìm thấy trong các liên kết ty thể / ER trong các mẫu tế bào và mô não của người và chuột, và được tìm thấy tạo thành các khối dính, được gọi là thể Lewy, làm tắc nghẽn các tế bào thần kinh bị ảnh hưởng.

Họ viết: “Chúng tôi tin rằng kết quả của chúng tôi có ý nghĩa sâu rộng đối với sự hiểu biết của chúng tôi về alpha-synuclein và điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh đặc trưng bởi sự tích tụ bất thường của alpha-synuclein.

“Điều này sẽ mở ra một con đường hoàn toàn mới để phát triển các loại thuốc duy trì những kết nối thiết yếu này”.

Người giới thiệu

Stoica, R. và cộng sự. Các liên kết ER-ty thể được điều chỉnh bởi sự tương tác VAPB-PTPIP51 và bị phá vỡ bởi ALS / FTP liên kết TDP-43. Nature Communications, Ngày 3 tháng 6 năm 2014 doi: 10.1038 / ncomms4996

Khu vực-Gomez, E. và cộng sự. Chức năng điều chỉnh của màng ER liên quan đến ty thể trong bệnh Alzheimer. Tạp chí EMBO, Ngày 5 tháng 11 năm 2012, doi: 10.1038 / floatj.2012.202.

Guardia-Laguarta, C. et al. α-Synuclein khu trú trên màng ER liên kết với ty thể. Tạp chí Khoa học Thần kinh. Ngày 1 tháng 1 năm 2014 doi: 10.1523 / JNEUROSCI.2507-13.2014.

Sepulveda-Falla, D. và cộng sự. Bệnh Alzheimer liên quan đến presenilin-1 làm thay đổi hoạt động của tiểu não và cân bằng nội môi canxi. Tạp chí Điều tra Lâm sàng, Tập 124, Phát hành 4, ngày 1 tháng 4 năm 2014, doi: 10.1172 / JCI66407