Oamenii de știință au descoperit o modalitate surprinzătoare prin care ar putea începe boala Parkinson: proteine toxice minuscule care găuresc celulele cerebrale ca niște uși rotative. În loc să provoace prăbușirea imediată, acești pori tremurători slăbesc încet celulele, ceea ce ar putea explica debutul gradual al simptomelor.
O proteină toxică formează pori dinamici în membranele celulelor cerebrale - și acesta ar putea fi cheia pentru a înțelege modul în care se dezvoltă boala Parkinson. Aceasta este concluzia unui nou studiu de la Universitatea Aarhus, unde cercetătorii au dezvoltat o metodă avansată pentru a urmări atacurile moleculare în timp real.
Boala Parkinson începe adesea subtil. Un ușor tremur în mână. Un pic de rigiditate. Dar, în timp, celulele cerebrale încep să moară, iar simptomele se agravează. Cauza a rămas mult timp un mister - dar oamenii de știință ar putea fi acum cu un pas mai aproape de o explicație.
În centrul atenției se află proteina α-sinucleină, care joacă un rol în comunicarea celulă-celulă în creierul sănătos. În Parkinson, însă, începe să se comporte anormal și se aglomerează în structuri toxice.
Până acum, majoritatea cercetărilor s-au concentrat pe agregatele mari cunoscute sub numele de fibrile, care sunt vizibile în țesutul cerebral de la pacienții cu Parkinson. Dar un nou studiu se concentrează pe structuri mai mici, mai puțin înțelese și mai toxice: oligomeri α-sinucleinei. Potrivit cercetătorilor, acestea sunt cele care găuresc microscopic membranele celulelor nervoase.
Studiul a fost publicat recent în prestigioasa revistă ACS Nano, publicată de American Chemical Society.
"Suntem primii care observă direct modul în care acești oligomeri formează pori - și modul în care se comportă porii", spune Mette Galsgaard Malle, cercetător postdoctoral la Universitatea Aarhus și la Universitatea Harvard.
Procesul se desfășoară în trei pași. În primul rând, oligomerii se atașează la membrană, în special în regiunile curbate. Apoi, se inserează parțial în membrană. În cele din urmă, formează un por care permite moleculelor să treacă și să perturbe potențial echilibrul intern al celulei.
Dar acestea nu sunt găuri statice. Porii se deschid și se închid constant ca niște uși rotative minuscule.
"Acest comportament dinamic ar putea ajuta la explicarea de ce celulele nu mor imediat", spune Bo Volf Brøchner, doctorand și primul autor al studiului. "Dacă porii ar rămâne deschiși, celulele s-ar prăbuși probabil foarte repede. Dar, deoarece se deschid și se închid, propriile pompe ale celulei ar putea fi capabile să compenseze temporar."
Aceasta este prima dată când o astfel de dinamică a porilor a fost observată în timp real. A fost posibilă datorită unei platforme de analiză a unei singure vezicule nou dezvoltate, care permite cercetătorilor să urmărească interacțiunile dintre proteinele individuale și veziculele individuale. Veziculele sunt bule artificiale mici care imită membranele celulare și servesc drept modele simplificate ale celulelor reale.
"Este ca și cum am urmări un film molecular în slow motion", explică Mette Galsgaard Malle. "Nu numai că putem vedea ce se întâmplă - putem testa și modul în care diferite molecule afectează procesul. Asta face din platformă un instrument valoros pentru screening-ul medicamentelor."
De fapt, echipa a testat deja nanocorpi - fragmente mici de anticorpi - dezvoltați pentru a lega în mod specific acești oligomeri. Ei promit ca instrumente de diagnostic extrem de selective. Cu toate acestea, ca tratament, mai este ceva de parcurs.
"Nanocorpii nu au blocat formarea porilor", spune Bo Volf Brøchner. "Dar ei pot ajuta totuși la detectarea oligomerilor în stadii foarte incipiente ale bolii. Acest lucru este crucial, deoarece Parkinson este de obicei diagnosticat abia după ce au avut loc leziuni neuronale semnificative."
Studiul arată, de asemenea, că porii nu se formează aleatoriu. Ei tind să apară în anumite tipuri de membrane - în special cele care seamănă cu membranele mitocondriilor, fabricile de energie ale celulei. Acest lucru ar putea indica faptul că daunele încep acolo.
Cu toate acestea, cercetătorii subliniază că studiul a fost efectuat în sisteme model - nu în celule vii. Următorul pas va fi replicarea constatărilor în țesut biologic, unde intră în joc factori mai complecși.
"Am creat o configurare experimentală curată în care putem măsura un lucru la un moment dat. Aceasta este puterea acestei platforme", spune Mette Galsgaard Malle. "Dar acum trebuie să facem următorul pas și să investigăm ce se întâmplă în sisteme biologice mai complexe."