Alzheimer: Apa yang menyebabkan kerosakan sel otak?
Para saintis telah menemui mekanisme di mana protein otak beracun yang merupakan ciri khas penyakit Alzheimer dapat merosakkan neuron, atau sel otak.
Penyelidikan baru menemui mekanisme yang membawa kepada kehilangan sel otak yang progresif yang menjadi ciri penyakit Alzheimer.Pasukan di Grenoble Institute of Neurosciences di Perancis yang membuat penemuan itu juga menunjukkan cara yang berpotensi untuk melucuti mekanisme pada peringkat awal penyakit ini.
Kajian ini menyangkut fungsi dendritic spines, yang merupakan struktur kecil di bahagian bercabang sel otak yang menerima isyarat dari sel otak lain.
Nampaknya beta-amyloid, protein toksik yang terbentuk di otak orang dengan penyakit Alzheimer, memicu mekanisme yang mengganggu fungsi dendritik.
Mekanisme ini mematikan protein yang disebut cofilin 1, dan aktiviti protein ini sangat penting untuk fungsi dendritik tulang belakang yang sihat.
The Jurnal Neurosains baru-baru ini telah menerbitkan kertas kajian mengenai penyelidikan tersebut.
Ini menerangkan bagaimana pasukan menggunakan sampel tisu otak dari model tikus dan orang dengan penyakit Alzheimer untuk sampai pada penemuan mereka.
Penemuan utama adalah bahawa pendedahan kepada peptida beta-amiloid, yang merupakan blok penyusun protein toksik, menyebabkan peningkatan bentuk cofilin 1 yang tidak aktif.
"Apa lagi," kata penulis bersama kajian José Martínez-Hernández, Ph.D., yang kini bekerja di Jabatan Biokimia dan Biologi Molekul di Universiti Negara Basque di Sepanyol, "peptida beta-amiloid membawa kepada lebih sedikit duri dalam jangka masa panjang; apabila mereka tidak lagi berfungsi, mereka secara beransur-ansur hilang dari masa ke masa. "
Penyakit Alzheimer merosakkan hubungan otak
Alzheimer's adalah penyakit otak yang tidak dapat dipulihkan yang semakin teruk dari masa ke masa. Ia adalah penyebab demensia yang paling biasa.
Penyakit ini mengikis kemampuan untuk mengingat, berfikir, dan melakukan tugas yang sederhana, sehingga orang yang menghidap penyakit Alzheimer tidak lagi dapat menjaga diri mereka sendiri. Sebilangan besar individu mula mengalami gejala pada pertengahan 60-an.
Menurut Institut Penuaan Nasional, para pakar percaya bahawa terdapat lebih daripada 5.5 juta orang yang hidup dengan penyakit Alzheimer di Amerika Syarikat.
Bentuk demensia yang berbeza mempunyai ciri khas yang berbeza. Dalam penyakit Alzheimer, ciri-ciri yang membezakan termasuk penumpukan beta-amyloid beracun dan protein lain yang disebut tau dan kehilangan hubungan antara neuron.
Neuron menghantar maklumat di otak dan membawa isyarat dari otak ke bahagian tubuh yang lain, seperti organ dan otot.
Miliaran neuron di otak berkomunikasi antara satu sama lain dengan menghantar dan menerima mesej kimia melintasi "struktur khusus" yang dikenali sebagai sinaps. Struktur ini datang dan pergi dan menguatkan dan melemahkan, bergantung pada pengalaman.
Otak menyimpan maklumat jangka panjang dengan mengubah kimia dan struktur sinapsis. Para saintis percaya bahawa sifat sinapsis yang dinamik dan berfluktuasi menyokong memori dan pembelajaran.
Sinapsis, dendritik duri, dan sitoskeleton
Apabila maklumat, dalam bentuk utusan kimia, merentasi sinaps dari satu sel otak ke sel otak yang lain, struktur bercabang yang disebut dendrit membawa isyarat ke dalam neuron penerima.
Dendritic spines adalah penonjolan kecil pada struktur percabangan yang secara aktif menerima isyarat dari sel otak lain.
Penyelidikan baru-baru ini menunjukkan bagaimana, dalam tisu otak yang terkena penyakit Alzheimer, beta-amyloid toksik merosot sinapsis dengan mengurangkan aktiviti protein cofilin 1 pada dendritik.
Sel otak mempunyai sitoskeleton yang tidak hanya menegakkan struktur tiga dimensi mereka tetapi juga bertanggung jawab untuk pengangkutan bahan yang dinamis ke dalam sel.
Cytoskeletons mempunyai kemampuan ini kerana terdiri dari filamen aktin yang sangat aktif, yang, seperti yang dijelaskan Martínez, "berlabuh tetapi selalu bergerak seolah-olah mereka eskalator."
Cofilin 1 memecah filamen menjadi unit aktin yang terpisah, "tugas yang menjaga dinamika tetap aktif," tambahnya.
Melumpuhkan cofilin 1 merosakkan tulang belakang dendritik
Fosforilasi, atau penambahan kumpulan fosforil, untuk cofilin 1, bagaimanapun, menjadikan protein tidak aktif.
Para penyelidik memerhatikan bagaimana pendedahan peptida beta-amiloid pada sel otak kultur menyebabkan lebih banyak fosforilasi cofilin 1. Ini mengurangkan dinamisme filamen aktin dan, pada gilirannya, merosakkan kemampuan dendritik duri untuk menerima isyarat.
Penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahawa enzim yang disebut protein kinase yang berkaitan dengan Rho (ROCK) dapat menjadi sasaran untuk mengurangi fosforilasi cofilin 1. Enzim mengaktifkan dan menyahaktifkan molekul lain melalui fosforilasi.
Ujian dengan ubat yang disebut Fasudil yang menyekat ROCK menunjukkan bahawa ia membalikkan kesan yang diperhatikan oleh pasukan dalam filamen aktin.
Martínez mengatakan bahawa hasil kajian menyokong tanggapan bahawa menyasarkan ROCK dan cofilin 1 pada peringkat awal penyakit Alzheimer berpotensi untuk mengelakkan kerosakan yang ditimbulkan oleh beta-amyloid pada dendritic spines dan sinapsis.
Dia menunjukkan bahawa penyelidikan lebih lanjut mengenai ubat-ubatan yang "secara khusus menghentikan fosforilasi" cofilin 1 dalam sel otak dapat menjadi jalan yang menjanjikan untuk mencari rawatan penyakit Alzheimer baru.
"Kami belum menghasilkan mekanisme tindakan, tetapi kami mengesahkan bahawa penghambatan jalur fosforilasi cofilin 1 mencegah pendedahan kepada peptida beta-amiloid daripada menyebabkan penyahaktifan protein dan kesannya terhadap sitoskeleton tulang belakang dendritik. "
José Martínez-Hernández, Ph.D.