'Hóa học tự phát' có thể dẫn đến bệnh Alzheimer
Bất chấp nhiều thập kỷ nghiên cứu, bệnh Alzheimer’s vẫn còn giữ nhiều bí ẩn. Một nghiên cứu gần đây đặt câu hỏi liệu những thay đổi tự phát đối với hóa học của protein có thể giúp giải thích các dấu hiệu thần kinh của bệnh Alzheimer hay không.
Bệnh Alzheimer là dạng bệnh mất trí nhớ phổ biến nhất; nó hiện ảnh hưởng đến ước tính khoảng 5,5 triệu người ở Hoa Kỳ.
Hiện tại, không có cách chữa trị và các nhà nghiên cứu vẫn đang cố gắng tìm hiểu nguyên nhân gây ra bệnh Alzheimer.
Trọng tâm chính của nghiên cứu y học là các mảng và đám rối, các dấu hiệu dựa trên protein của não Alzheimer.
Một bài báo gần đây, được xuất bản trong Khoa học Trung tâm ACS, hỏi liệu những đặc điểm này có thể xảy ra do cái mà chúng gọi là "hóa học tự phát".
Mảng và rối
Các mảng bám bao gồm một loại protein được gọi là beta-amyloid. Thông thường, protein này được các tế bào loại bỏ, nhưng trong não của người bệnh Alzheimer, nó kết dính lại với nhau thành từng đám giữa các tế bào thần kinh.
Một loại protein được gọi là tau tạo thành các đám rối sợi thần kinh, chúng phát triển bên trong các tế bào não. Tau liên kết với các vi ống, là những cấu trúc hình ống dài, mỏng, cung cấp hỗ trợ cho tế bào.
Trong bệnh Alzheimer, tau bị thay đổi, và các vi ống không thể hình thành chính xác; thay vào đó, chúng tạo thành các sợi xoắn.
Mặc dù có sự hiểu biết tương đối tốt về các dấu hiệu protein của bệnh Alzheimer’s, người ta vẫn không rõ tại sao chúng lại phát triển.
Như Giáo sư Ryan R. Julian, nhà nghiên cứu chính của nghiên cứu hiện tại, giải thích, “Lý thuyết thống trị, dựa trên sự tích tụ beta-amyloid, đã có từ nhiều thập kỷ và hàng chục thử nghiệm lâm sàng dựa trên lý thuyết đó đã được thử nghiệm, nhưng tất cả đều đã thất bại ”.
Lưu trữ Lysosomal
Mặc dù các mảng và đám rối gần như là tên gọi gia dụng, nhưng một khía cạnh khác của bệnh Alzheimer ít được biết đến hơn: tích trữ lysosome.
Lysosome, được tìm thấy trong tế bào, về cơ bản là các túi chứa enzyme. Chúng hoạt động như một hệ thống xử lý chất thải tế bào bằng cách cắt nhỏ các protein cũ hoặc bị hỏng và gửi các bộ phận thành phần đi để tái chế.
Đôi khi, lysosome bị lỗi - nếu đột biến gen cản trở việc xây dựng bất kỳ enzym nào của chúng, nó sẽ tạo ra các bệnh tích trữ lysosome.
Trong những điều kiện hiếm hoi này, các protein đi vào lysosome để bị phá vỡ, nhưng do enzyme liên quan bị lỗi hoặc không tồn tại, các protein này chỉ nằm lại bên trong lysosome, ngăn nó hoạt động. Ô ghi nhận lỗi này và tạo một lysosome mới. Nếu cái đó cũng không thành công, quá trình sẽ được lặp lại.
Theo thời gian, tế bào trở nên chứa đầy các lysosome bị lỗi và chết đi. Nếu điều này xảy ra ở các tế bào thần kinh - không phân chia - khi chúng chết đi, chúng không được thay thế.
“Bộ não của những người bị rối loạn lưu trữ lysosome […] và não của những người mắc bệnh Alzheimer là tương tự nhau, về khả năng lưu trữ lysosome.”
GS Ryan R. Julian
Theo các tác giả của nghiên cứu, những điểm tương đồng này bao gồm “việc lưu trữ nhiều hơn các thể lysosome bị hỏng, tích tụ các mảng già và hình thành các đám rối sợi thần kinh”.
Họ tiếp tục, “Trên thực tế, việc quét các hình ảnh hiển vi điện tử về việc lưu trữ lysosome (trong tế bào thần kinh) hầu như không thể phân biệt được giữa hai bệnh.”
Hóa học tinh tế, tự phát
Các nhà nghiên cứu, từ Đại học California, Riverside, tin rằng beta-amyloid và tau trải qua những thay đổi hóa học ngăn các lysosome phá vỡ chúng; cụ thể, chúng trải qua quá trình đồng phân hóa hoặc epime hóa.
Trong cả hai sự thay đổi hóa học này, có thể xảy ra một cách tự phát, các axit amin tạo nên protein đều bị thay đổi.
Những thay đổi rất nhỏ, nhưng chúng đủ để ngăn chặn các enzym đặc hiệu cao phá vỡ chúng. Giáo sư Julian giải thích rằng nó giống như "cố gắng đeo một chiếc găng tay trái vào tay phải của bạn."
Những thay đổi hóa học tự phát rất có thể xảy ra ở những protein tồn tại lâu dài, chẳng hạn như những protein liên quan đến bệnh Alzheimer.
Mặc dù các nhà khoa học biết rằng beta-amyloid và tau trải qua những thay đổi này, nhưng theo Giáo sư Julian, “Không ai từng xem liệu những thay đổi này có thể ngăn các lysosome không thể phân hủy protein hay không”.
Điều quan trọng là sự lưu trữ lysosome xảy ra trước khi hình thành các mảng, mà các tác giả tin rằng gợi ý rằng rối loạn chức năng lysosome có thể đóng một vai trò nhân quả.
Isomers và epimers
Sử dụng phương pháp khối phổ và sắc ký lỏng, các nhà khoa học đã chứng minh rằng các phiên bản đồng phân hóa hoặc đồng phân hóa của beta-amyloid và tau, như dự đoán, không bị phân hủy bởi các enzym lysosome.
Họ cũng chạy thử nghiệm trong lysosome của tế bào chuột sống. Một lần nữa, các protein bị thay đổi về mặt hóa học không thể chống lại sức mạnh enzym của lysosome.
“Các protein tồn tại lâu trở nên có vấn đề hơn khi chúng ta già đi và có thể là nguyên nhân dẫn đến việc lưu trữ lysosome trong bệnh Alzheimer […]. Nếu chúng tôi đúng, nó sẽ mở ra con đường mới để điều trị và phòng ngừa căn bệnh này ”.
GS Ryan R. Julian
Các tác giả hy vọng rằng một ngày nào đó, phương pháp mới này có thể tạo ra một làn sóng mới về thuốc điều trị bệnh Alzheimer.
Giáo sư Julian tin rằng việc lưu trữ lysosome có thể được ngăn chặn bằng cách tái chế các protein “sao cho chúng không ngồi đủ lâu để trải qua những biến đổi hóa học này. Hiện tại, không có loại thuốc nào có sẵn để kích thích việc tái chế này ”.
Nghiên cứu này cung cấp cái nhìn sâu sắc mới về cách thức và lý do tại sao bệnh Alzheimer có thể bắt đầu. Tuy nhiên, vì đây là lần đầu tiên một nghiên cứu điều tra việc lưu trữ lysosome và những thay đổi hóa học tự phát trong tau và beta-amyloid, nên sẽ mất một thời gian trước khi nó đưa ra một biện pháp can thiệp hiệu quả.
