Kalsium otak yang 'terlalu banyak' boleh menyebabkan Parkinson
Wawasan dari kajian baru - oleh University of Cambridge di United Kingdom - mengenai peranan kalsium dalam mekanisme isyarat sel otak membawa kita lebih dekat untuk memahami sebab-sebab penyakit Parkinson.
Kehadiran deposit protein toksik, atau badan Lewy, di dalam sel-sel otak adalah ciri khas penyakit Parkinson.
Deposit mengandungi sekumpulan alpha-synuclein dan protein lain yang telah dilipat menjadi bentuk yang salah.
Kajian baru - kini diterbitkan dalam jurnal Komunikasi Alam - menunjukkan bahawa kalsium mempengaruhi cara pengikatan alpha-synuclein ke sinaptik vesikel.
Vesikel sinaptik adalah ruang kecil di terminal saraf yang menahan neurotransmitter, atau utusan kimia, yang membawa isyarat antara sel otak.
"Ada keseimbangan yang baik," kata pengarang pertama Dr. Amberley Stephens, seorang penyelidik pasca doktoral dalam ilmu saraf molekul di University of Cambridge, "mengenai kalsium dan alpha-synuclein dalam sel, dan apabila terdapat terlalu banyak yang lain, keseimbangan diberikan dan pengumpulan bermula, yang membawa kepada penyakit Parkinson. "
Alpha-synuclein normal berbanding abnormal
Di seluruh dunia, terdapat lebih daripada 10 juta orang yang hidup dengan penyakit Parkinson, termasuk sekitar 1 juta di Amerika Syarikat. Dalam penyakit Parkinson, terdapat pemusnahan sel otak yang progresif yang menghasilkan neurotransmitter yang disebut dopamin, yang penting untuk mengawal pergerakan.
Oleh kerana itu, ketika penyakit ini berkembang, akan ada gejala yang memburuk seperti kelambatan pergerakan, kekakuan, gegaran, dan gangguan koordinasi dan keseimbangan.
Kajian terbaru menunjukkan bahawa Parkinson juga mempengaruhi sel-sel otak yang tidak menghasilkan dopamin, yang mungkin menjelaskan mengapa beberapa gejala tidak berkaitan dengan pergerakan.
Walaupun sekumpulan alpha-synuclein yang tidak normal - protein kecil yang hanya terdiri daripada 140 asid amino - adalah elemen utama badan Lewy yang terdapat dalam penyakit Parkinson, bentuk normalnya nampaknya diperlukan untuk sejumlah fungsi sel otak.
Walau bagaimanapun, selain mengetahui bahawa protein itu berinteraksi dengan vesikel sinaptik untuk memastikan kelancaran pengangkutan molekul melintasi sinaps - atau jurang antara terminal saraf dan sel seterusnya - kita tahu sedikit tentang mekanisme yang mendasari.
Alpha-synuclein bertindak 'seperti sensor kalsium'
"Alpha-synuclein," kata penulis kajian kanan Dr. Gabriele Kaminski Schierle, dari Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Bioteknologi di University of Cambridge, "adalah protein yang sangat kecil dengan struktur yang sangat sedikit, dan ia perlu berinteraksi dengan protein lain atau struktur untuk menjadi berfungsi, yang menjadikannya sukar untuk dipelajari. "
Kemajuan teknologi mikroskop bermaksud bahawa para penyelidik kini dapat memerhatikan apa yang berlaku di dalam sel.
Dr Kaminski Schierle dan rakan-rakannya menggunakan "mikroskopi resolusi super" dan "vesikel sinaptik terpencil" untuk memeriksa perilaku terperinci alpha-synuclein.
Mereka mendapati bahawa ketika tahap kalsium meningkat dalam sel, alpha-synuclein mengikat vesikel pada lebih dari satu titik, yang menyebabkan vesikel berkumpul.
"Kami rasa," jelas penulis pertama Dr. Janin Lautenschläger, juga dari Jabatan Kejuruteraan Kimia dan Bioteknologi, "bahawa alpha-synuclein hampir seperti sensor kalsium."
"Dengan adanya kalsium," lanjutnya, "ia mengubah strukturnya dan bagaimana ia berinteraksi dengan persekitarannya, yang kemungkinan sangat penting untuk fungsi normalnya."
Imbangan yang halus
Penulis mencadangkan bahawa kumpulan alpha-synuclein yang tidak normal terbentuk apabila keseimbangan antara protein dan kalsium yang lemah. Mereka mencadangkan beberapa perkara yang mungkin menyebabkan ketidakseimbangan seperti:
- kelewatan berkaitan penghapusan protein berlebihan
- penggandaan pengeluaran alpha-synuclein kerana penduaan gen
- tahap kalsium yang lebih tinggi dalam sel otak terdedah kepada Parkinson
- ketidakupayaan untuk menimbun kalsium dengan berkesan dalam sel sensitif Parkinson
Pemahaman yang lebih terperinci tentang bagaimana alpha-synuclein berperanan dalam kesihatan dan penyakit harus membawa kepada ubat baru yang sangat diperlukan untuk penyakit Parkinson, penulis menyimpulkan.
Mereka juga memperhatikan bahawa ubat yang menyekat saluran kalsium dalam penyakit jantung mungkin "terbukti menjadi calon yang berharga untuk bertindak melawan [penyakit Parkinson] dengan menurunkan beban kalsium intraselular."
"Ini adalah pertama kalinya kita melihat bahawa kalsium mempengaruhi cara alpha-synuclein berinteraksi dengan vesikel sinaptik."
Janin Lautenschläger
