Ένα κοινό χαρακτηριστικό νευροεκφυλιστικών καταστάσεων, όπως το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον, είναι η συσσώρευση λανθασμένων πρωτεϊνών, όπως βήτα-αμυλοειδών και tau. Για να αποφευχθεί αυτή η συσσώρευση, τα υγιή κύτταρα έχουν ενσωματωμένες διαδικασίες που παρακολουθούν την αναδίπλωση των πρωτεϊνών προκειμένου να διασφαλίσουν ότι οι πρωτεΐνες διπλώνονται σωστά και ότι τυχόν λανθασμένες πρωτεΐνες καταστρέφονται. Σφάλματα σε αυτές τις διεργασίες μπορεί να οδηγήσουν σε νευροεκφυλιστικές καταστάσεις.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι η συστολική πρωτεΐνη θερμικού σοκ Hsp70 chaperone και το βοηθητικό της σύστημα είχαν την ικανότητα να επιλύουν συσσωρεύσεις πρωτεϊνών στο κυτταρόπλασμα του κυττάρου, το υλικό μέσα σε ένα κύτταρο εκτός του πυρήνα. Εάν οι επιστήμονες ανακαλύψουν ότι υπάρχει παρόμοια ικανότητα στο Ενδοπλασματικό Δίκτυο (ER) – μια θέση στο κύτταρο που παράγει περίπου το ένα τρίτο των κυτταρικών πρωτεϊνών – αυτό θα μπορούσε να βελτιώσει την κατανόηση τους για την παθολογία του νευροεκφυλισμού.
Σε μια πρόσφατη μελέτη, οι ερευνητές υπέθεσαν ότι η «πρόκληση στρες» στο ER θα οδηγούσε σε λανθασμένη αναδίπλωση πρωτεΐνης και, τελικά, συσσώρευση. Ωστόσο, διαπίστωσαν, ότι συνέβη ακριβώς το αντίθετο. «Αυτή η εργασία έδειξε ότι τα στρεσογόνα κύτταρα που αναπτύσσονται σε ένα πιάτο με χημικές ουσίες μπορούν να βοηθήσουν στην απομάκρυνση μη φυσιολογικών συστάδων πρωτεϊνών από μια δομή μέσα στα κύτταρα που ονομάζεται ενδοπλασματικό δίκτυο», δήλωσε η καθηγήτρια Tara Spires-Jones, αναπληρώτρια διευθύντρια του Κέντρου Ανακάλυψης Επιστημών Εγκεφάλου στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου, η οποία δεν συμμετείχε στη μελέτη.
«Το άγχος προκάλεσε την ενεργοποίηση μιας πρωτεΐνης «βοηθού» που μπορεί να βοηθήσει άλλες πρωτεΐνες να αναδιπλωθούν στο κανονικό τους σχήμα αντί για τοξικές συστάδες», πρόσθεσε. Η μελέτη δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature.
Κύτταρα και πρωτεΐνες θερμικού σοκ
Για τη μελέτη, οι ερευνητές παρατήρησαν διάφορους τύπους κυττάρων, όπως:
- Κύτταρα νεφρού πιθήκου
- Κύτταρα ωοθηκών χάμστερ
- Εμβρυϊκά κύτταρα δέρματος ποντικού
- Ανθρώπινα εμβρυϊκά νεφρικά κύτταρα
- Ανθρώπινους νευρώνες του φλοιού που προέρχονται από επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα
Αφού προκάλεσαν στρες στο ER αυτών των κυττάρων, χρησιμοποίησαν ένα σύστημα ανίχνευσης συσσωμάτωσης πρωτεϊνών που αναπτύχθηκε ειδικά για να παρατηρήσουν την αναδίπλωση πρωτεΐνης μέσα τους. Το σύστημα που χρησιμοποίησαν περιελάμβανε τη μέτρηση των μοτίβων φωτός μιας λαμπερής χημικής ουσίας σε διαστήματα νανοδευτερόλεπτο – ένα δισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου κάτω από ένα μικροσκόπιο που λειτουργεί με λέιζερ. Με αυτόν τον τρόπο, ανακάλυψαν ότι το άγχος των κυττάρων ξετύλιξε τα συσσωματώματα πρωτεΐνης, επιτρέποντάς τους ενδεχομένως να αναδιπλωθούν σωστά.
Οι πρωτεΐνες θερμικού σοκ (HSPs) φάνηκε να παίζουν σημαντικό ρόλο σε αυτή την απόκριση. Αυτές οι πρωτεΐνες ανταποκρίνονται στις αλλαγές της θερμοκρασίας και παράγονται όταν τα κύτταρα εκτίθενται σε υψηλότερες θερμοκρασίες από τις κανονικές. “Αυτή η πρωτεΐνη θερμικού σοκ μπορεί να συνδεθεί με άλλες πρωτεΐνες και να προάγει την αποκωδικοποίηση των πρωτεϊνών που έχουν διπλωθεί σωστά για να καταστείλει τη συσσώρευση των λανθασμένων πρωτεϊνών”, δήλωσε ο Δρ Mark Dallas, αναπληρωτής καθηγητής στο Reading School of Pharmacy στο Πανεπιστήμιο του Reading.
Ήπιο στρες, σάουνες και άνοια
Σύμφωνα με τον Δρ Edward Avezov – από το Ερευνητικό Ινστιτούτο Άνοιας του Ηνωμένου Βασιλείου στο Πανεπιστήμιο του Κέμπριτζ – ανώτερο συγγραφέα της μελέτης, τα ευρήματα μπορεί να εξηγήσουν γιατί ορισμένες μελέτες έχουν βρει ότι οι άνθρωποι στη Σκανδιναβία, όπου κάνουν τακτικά σάουνες, έχουν χαμηλότερο κίνδυνο άνοιας. «Μια πιθανή εξήγηση είναι ότι το ήπιο στρες πυροδοτεί υψηλότερη δραστηριότητα των HSPs, βοηθώντας στη διόρθωση των μπερδεμένων πρωτεϊνών», εξήγησε.
Οι ερευνητές σημείωσαν επιπλέον ότι ενώ οι HSPs παρατηρήθηκαν τόσο στο ER όσο και στο κυτταρόπλασμα κατά την πίεση στα κύτταρα, ήταν πιο ανθεκτικά στο ER. Αυτό, είπαν, υποδηλώνει ότι το ER μπορεί να είναι πιο ανθεκτικό στη συσσώρευση πρωτεϊνών σε ορισμένα κύτταρα. «Εάν βρούμε έναν τρόπο (μέσω ενός φαρμάκου) να ενεργοποιήσουμε αυτά τα φυσικά διαθέσιμα στη μοριακή μηχανή των κυττάρων, παρακάμπτοντας το στρες (το άγχος θα ήταν πολύ επιβλαβές), μπορούμε να αποτρέψουμε την τοξικότητα των συσσωματωμάτων», είπε ο Δρ. Αβέζοφ.