Canxi trong não 'quá nhiều' có thể gây ra bệnh Parkinson
Những hiểu biết sâu sắc từ một nghiên cứu mới - của Đại học Cambridge ở Vương quốc Anh - về vai trò của canxi trong cơ chế truyền tín hiệu của tế bào não giúp chúng ta hiểu gần hơn về nguyên nhân của bệnh Parkinson.
Sự hiện diện của các chất lắng đọng protein độc hại, hoặc thể Lewy, bên trong các tế bào não là dấu hiệu nhận biết của bệnh Parkinson.
Các mỏ chứa các cụm alpha-synuclein và các protein khác đã gấp lại thành hình dạng sai.
Nghiên cứu mới - hiện đã được xuất bản trên tạp chí Nature Communications - cho thấy rằng canxi ảnh hưởng đến cách mà alpha-synuclein liên kết với các túi tiếp hợp.
Các túi tiếp hợp là những ngăn nhỏ trong các đầu dây thần kinh có chức năng giữ các chất dẫn truyền thần kinh, hay còn gọi là sứ giả hóa học, mang tín hiệu giữa các tế bào não.
Đồng tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Amberley Stephens, nhà nghiên cứu sau tiến sĩ về khoa học thần kinh phân tử tại Đại học Cambridge, lưu ý: “Có một sự cân bằng tốt,” về canxi và alpha-synuclein trong tế bào, và khi có quá nhiều hoặc còn lại, sự cân bằng bị nghiêng và sự tập hợp bắt đầu, dẫn đến bệnh Parkinson. "
Alpha-synuclein bình thường so với bất thường
Trên toàn thế giới, có hơn 10 triệu người đang sống chung với bệnh Parkinson, trong đó có khoảng 1 triệu người ở Hoa Kỳ. Trong bệnh Parkinson, có sự phá hủy dần dần các tế bào não tạo ra chất dẫn truyền thần kinh gọi là dopamine, chất này rất quan trọng để kiểm soát chuyển động.
Do đó, khi bệnh tiến triển nặng hơn sẽ xuất hiện các triệu chứng như chậm vận động, cứng nhắc, run và suy giảm khả năng phối hợp và thăng bằng.
Nhiều nghiên cứu gần đây đã tiết lộ rằng Parkinson cũng ảnh hưởng đến các tế bào não không sản xuất dopamine, điều này có thể giải thích tại sao một số triệu chứng không liên quan đến vận động.
Mặc dù các cụm bất thường của alpha-synuclein - một protein nhỏ chỉ bao gồm 140 axit amin - là yếu tố chính của thể Lewy có trong bệnh Parkinson, dạng bình thường của nó dường như cần thiết cho một số chức năng của tế bào não.
Tuy nhiên, ngoài việc biết rằng bằng cách nào đó protein tương tác với các túi tiếp hợp để đảm bảo sự vận chuyển trơn tru của các phân tử qua khớp thần kinh - hoặc khoảng trống giữa đầu cuối thần kinh và tế bào tiếp theo - chúng ta biết rất ít về cơ chế cơ bản.
Alpha-synuclein hoạt động 'giống như một cảm biến canxi'
“Alpha-synuclein”, tác giả nghiên cứu cao cấp, Tiến sĩ Gabriele Kaminski Schierle, thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học và Công nghệ Sinh học tại Đại học Cambridge, lưu ý, “là một protein rất nhỏ với rất ít cấu trúc và nó cần phải tương tác với các protein khác hoặc cấu trúc để trở thành chức năng, điều này đã gây khó khăn cho việc nghiên cứu. "
Những tiến bộ trong công nghệ kính hiển vi có nghĩa là các nhà nghiên cứu hiện có thể quan sát những gì xảy ra bên trong tế bào.
Tiến sĩ Kaminski Schierle và các đồng nghiệp đã sử dụng “kính hiển vi siêu phân giải” và “các túi tiếp hợp cô lập” để kiểm tra hoạt động chi tiết của alpha-synuclein.
Họ phát hiện ra rằng khi mức canxi tăng lên trong tế bào, alpha-synuclein liên kết với các mụn nước tại nhiều điểm, khiến các mụn nước tụ lại.
“Chúng tôi nghĩ,” đồng tác giả đầu tiên, Tiến sĩ Janin Lautenschläger, cũng thuộc Khoa Kỹ thuật Hóa học và Công nghệ Sinh học, giải thích “rằng alpha-synuclein gần giống như một cảm biến canxi.”
“Khi có canxi,” cô ấy tiếp tục, “nó thay đổi cấu trúc và cách nó tương tác với môi trường, điều này có thể rất quan trọng đối với chức năng bình thường của nó.”
Một sự cân bằng tinh tế
Các tác giả đề xuất rằng các cụm alpha-synuclein bất thường hình thành khi sự cân bằng mong manh giữa protein và canxi bị xáo trộn. Họ đề xuất một số điều có thể gây ra sự mất cân bằng như vậy, chẳng hạn như:
- làm chậm quá trình đào thải protein dư thừa liên quan đến tuổi tác
- tăng gấp đôi sản xuất alpha-synuclein do sao chép gen
- mức canxi cao hơn trong các tế bào não dễ bị bệnh Parkinson
- không có khả năng đệm canxi hiệu quả trong các tế bào nhạy cảm với bệnh Parkinson
Các tác giả kết luận rằng sự hiểu biết chi tiết hơn về cách alpha-synuclein hoạt động đối với sức khỏe và bệnh tật sẽ dẫn đến các loại thuốc mới rất cần thiết cho bệnh Parkinson, các tác giả kết luận.
Họ cũng lưu ý rằng một loại thuốc ngăn chặn kênh canxi trong bệnh tim có thể “được chứng minh là một ứng cử viên có giá trị để chống lại [bệnh Parkinson] thông qua việc giảm tải lượng canxi nội bào”.
“Đây là lần đầu tiên chúng tôi thấy rằng canxi ảnh hưởng đến cách alpha-synuclein tương tác với các túi tiếp hợp.”
Tiến sĩ Janin Lautenschläger
