Pendekatan baru dapat menyelamatkan sel-sel otak dalam penyakit neurodegeneratif
Penyakit neurodegeneratif, seperti Alzheimer dan Huntington, berkongsi mekanisme kerosakan sel otak yang dapat menawarkan sasaran baru untuk rawatan, menurut penyelidikan baru pada sel manusia dan tikus.
Baru-baru ini Neurosains Alam kajian menerangkan bagaimana para penyelidik menemui mekanisme dan bagaimana ia membawa kepada kematian neuron, atau sel-sel saraf.
"Kami telah mengenal pasti cara baru yang berpotensi untuk mengurangkan kematian sel saraf dalam sejumlah penyakit yang dicirikan oleh kerugian tersebut," kata penulis kajian kanan Daria Mochly-Rosen, Ph.D., seorang profesor biologi kimia dan sistem di Stanford University School Perubatan, di California.
Mekanisme ini melibatkan mikroglia dan astrosit, dua jenis sel yang biasanya membantu melindungi neuron, atau sel saraf.
Mikroglia dan astrosit adalah sel glial, sejenis sel yang pernah dianggap oleh saintis sebagai "lem sistem saraf."
Namun demikian, hal itu tidak lagi terjadi, kerana para penyelidik semakin mengetahui bahawa sel glial memainkan peranan penting dalam perkembangan dan fungsi otak.
Di antara banyak pekerjaan yang dipenuhi oleh astrosit adalah menentukan bilangan dan lokasi hubungan yang dibuat oleh neuron antara satu sama lain. Sel glial ini juga melepaskan pelbagai bahan kimia, seperti faktor pertumbuhan dan bahan penting untuk metabolisme.
Sementara itu, mikroglia memerhatikan tanda-tanda kecederaan tisu dan membersihkan agen yang mungkin menyebabkannya, termasuk patogen penyakit dan serpihan atau serpihan dari neuron.
Sel glial dan penyakit neurodegeneratif
Penumpukan protein toksik di dalam sel otak kini menjadi ciri khas penyakit neurodegeneratif, seperti Alzheimer, Huntington's, dan amyotrophic lateral sclerosis (ALS).
Penumpukan protein toksik menghentikan sel-sel saraf daripada berfungsi dengan baik dan akhirnya mencetuskan kematian mereka.
Dalam makalah kajian mereka, penulis juga menggambarkan ciri penyakit neurodegeneratif lain yang kurang terkenal. Ciri ini adalah pengaktifan sel glial "ke keadaan yang memicu peningkatan rembesan faktor proinflamasi."
Pengaktifan sel glial ini, seterusnya, membawa kepada serangkaian proses yang juga merosakkan neuron. Para saintis menyebut koleksi mekanisme ini sebagai radang saraf.
Para penyelidik berpendapat bahawa pencetus keradangan saraf oleh sel glial adalah adanya serpihan dari neuron.
Kajian haiwan, misalnya, telah menunjukkan bahawa, berikutan kecederaan otak, mikroglia dapat mengaktifkan astrosit ke keadaan yang disebut A1 dan menyebabkan kerosakan dan kematian lebih lanjut pada neuron.
Namun, pencetus mekanisme ini tidak jelas, sama ada terdapat sebatian yang dapat menghentikan astrosit memasuki keadaan A1 hiperaktif. Ini adalah persoalan yang ingin ditangani oleh kajian baru ini.
Mitokondria dan tingkah laku mereka yang tidak dijangka
Dalam memeriksa mikroglia, para penyelidik menunjukkan bahawa kitaran keradangan yang merosakkan dan ganas juga dapat berkembang ketika tidak ada sedikit neuron yang dapat dibersihkan. Oleh itu, mereka mencari pencetus. Mereka menemuinya dalam bentuk tingkah laku mitokondria yang ingin tahu.
Mitokondria adalah pusat tenaga kecil di dalam sel yang menghasilkan tenaga bagi sel untuk membuat protein dan menjalankan pelbagai fungsinya. Sel khas boleh mengandungi beribu-ribu mitokondria.
Apa yang ditemui oleh pasukan, yang mengejutkan mereka adalah bahawa komponen sel kecil ini kelihatan mampu menghantar isyarat kematian antara sel.
Mitokondria berada dalam keadaan dinamik terus menerus yang berubah ukuran, bentuk, dan lokasi dalam sel. Mereka berpecah dan dipasang kembali dalam proses pembelahan dan peleburan berterusan, dan keseimbangan antara kedua proses ini dapat menentukan seberapa baik fungsi mitokondria di dalam sel.
Penggabungan yang terlalu banyak menyebabkan mitokondria kehilangan kebentanan mereka; terlalu banyak pembelahan, dan mereka menjadi terlalu berpecah untuk berfungsi.
Nampaknya protein toksik di sebalik penyakit neurodegeneratif dapat memacu hiperaktif pada Drp1, enzim yang diperlukan untuk mengekalkan keseimbangan fisi-fusi pada mitokondria.
Dalam kajian sebelumnya, Mochly-Rosen dan pasukannya mendapati bahawa rawatan dengan peptida, atau protein kecil, P110, dapat mengurangkan pembelahan mitokondria dan kerosakan sel akibat yang disebabkan oleh hiperaktif Drp1.
Mengurangkan keradangan dan kematian neuron
Dalam kajian baru itu, para penyelidik mendapati bahawa merawat tikus selama beberapa bulan dengan P110 mengurangkan aktiviti mikroglia dan astrosit dan keradangan di otak haiwan.
Dalam eksperimen lebih lanjut menggunakan sel kultur, pasukan mendapati bahawa kedua-dua mikroglia dan astrosit dapat mengusir mitokondria yang rosak ke persekitarannya dan ini dapat merosakkan dan membunuh neuron. Eksperimen ini juga menunjukkan bahawa P110 dapat menyekat ini.
Kajian terbaru menunjukkan bahawa sel yang sihat juga dapat mengusir mitokondria, dan ini tidak menimbulkan bahaya. Walau bagaimanapun, mikroglia dan astrosit yang meradang mengusir mitokondria yang rosak, yang mematikan bagi neuron berdekatan.
Pasukan ini mendapati bahawa P110 dapat menyekat pemecahan mitokondria di dalam mikroglia dan astrosit yang cukup untuk mengurangkan kematian neuron.
Para penyelidik kini meneruskan siasatan mereka untuk mengetahui dengan tepat bagaimana mitokondria yang rosak diusir dari sel glial memicu kematian neuron.
