Nέα έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature Communications, είναι η πρώτη που συνδέει τις κακές προσαρμογές στη μεταφορά ασβεστίου από τα μιτοχόνδρια – τις μονάδες παραγωγής ενέργειας που παράγουν ενέργεια – στην εξέλιξη της νόσου του Αλτσχάιμερ. “Η εναπόθεση αμυλοειδούς-βήτα και η παθολογία tau θεωρούνται οι κύριοι συντελεστές της νόσου του Αλτσχάιμερ και ως εκ τούτου αποτέλεσαν το επίκεντρο της θεραπευτικής ανάπτυξης”, εξηγεί ο John W. Elrod, Ph.D., Αναπληρωτής Καθηγητής στο LKSOM και ανώτερος ερευνητής στη νέα μελέτη. Ωστόσο, οι μεγάλες κλινικές δοκιμές που στοχεύουν σε αυτές τις οδούς έχουν γενικά αποτύχει. “
Η τροποποιημένη ρύθμιση του ασβεστίου και η μεταβολική δυσλειτουργία έχουν υποψιαστεί ότι συμβάλλουν στη δυσλειτουργία των νευρώνων και στην ανάπτυξη του Alzheimer. “Αλλά μέχρι τώρα, κανείς δεν έχει διερευνήσει την επίδραση της αλλαγής της μεταφοράς ασβεστίου μέσα και έξω από τα μιτοχόνδρια στην εξέλιξη της νόσου του Αλτσχάιμερ”, σημείωσε ο Δρ. Elrod.
Η μεταφορά ασβεστίου σε μιτοχόνδρια διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε πολλές κυτταρικές λειτουργίες και απαιτεί την εμπλοκή πολλών πρωτεϊνών ώστε να διεξαχθούν αποτελεσματικά. Μεταξύ των βασικών ρυθμιστών αυτής της διεργασίας είναι μια πρωτεΐνη γνωστή ως NCLX, η οποία προηγουμένως ανακαλύφθηκε από το εργαστήριο του Δρ Elrod για τη μεσολάβηση της εκροής ασβεστίου από καρδιακά κύτταρα. Η έκφραση NCLX είναι επίσης σημαντική στη μιτοχονδριακή εκροή ασβεστίου στους νευρώνες.
Στη νέα τους μελέτη, ο δρ. Elrod και οι συνεργάτες του εξέτασαν το ρόλο της πρόσληψης ασβεστίου από μιτοχονδριακούς νευρώνες στη νόσο του Alzheimer. Για να γίνει αυτό, η ομάδα χρησιμοποίησε μοντέλο ποντικού οικογενειακής νόσου του Alzheimer, στο οποίο τα ζώα φιλοξένησαν τρεις γονιδιακές μεταλλάξεις που προκαλούν προοδευτική παθολογία ηλικίας συγκρίσιμη με την εξέλιξη του Alzheimer σε ανθρώπους ασθενείς.
Ως ποντίκια που έφεραν τις τρεις μεταλλάξεις ηλικίας, οι ερευνητές παρατήρησαν μια σταθερή μείωση στην έκφραση NCLX. Αυτή η μείωση συνοδεύτηκε από μειώσεις στην έκφραση πρωτεϊνών που περιορίζουν την πρόσληψη ασβεστίου από μιτοχονδριακά, καταστρέφοντας την υπερφόρτωση ασβεστίου. Η απώλεια NCLX συνδέθηκε περαιτέρω με αυξήσεις στην παραγωγή οξειδωτικών που καταστρέφουν κύτταρα.
Για να κατανοήσουμε καλύτερα τη φυσιολογική συνάφεια της απώλειας NCLX, η ομάδα του Dr. Elrod στη συνέχεια εξάλειψε πλήρως την έκφραση του NCLX στον πρόσθιο εγκέφαλο των ποντικών της νόσου του Alzheimer. Σε δοκιμές για μνήμη και γνωστική λειτουργία, τα ζώα εμφάνισαν σημαντικές βλάβες. Αναλύσεις εγκεφαλικού ιστού από αυτούς τους ποντικούς έδειξαν ότι η μείωση του NCLX και η επακόλουθη απώλεια της εκροής ασβεστίου από τα μιτοχόνδρια επιτάχυνε την ανάπτυξη παθολογίας αμυλοειδούς βήτα και ταυ. Όταν αποκαταστάθηκε η έκφραση NCLX, μειώθηκαν τα επίπεδα επιβλαβών πρωτεϊνικών συσσωματωμάτων, αποκαταστάθηκε η νευρωνική μιτοχονδριακή ασβεστίου ομοιόσταση, και τα ποντίκια διασώθηκαν από τη γνωστική παρακμή.