Alzheimer: het beschermen van de 'krachtpatser' van cellen kan nieuwe behandelingen van brandstof voorzien
Schade aan mitochondriën - kleine krachtpatsers in cellen die hen van energie voorzien - veroorzaakt gebeurtenissen die vroeg in de ziekte van Alzheimer plaatsvinden en kan een veelbelovend doelwit voor behandeling zijn.
Zo concludeert een nieuwe studie die in het tijdschrift is gepubliceerd Alzheimer en dementie dat laat zien hoe oligomere amyloïde beta - een zeer giftig eiwit - mitochondriën verstoort.
De studie laat ook zien hoe een voorbehandeling menselijke hersencellen kan beschermen tegen dergelijke schade.
"Mitochondriën", zegt hoofdauteur Dr. Diego Mastroeni, een assistent-professor aan de Arizona State University in Tempe, "zijn de belangrijkste energiebron in hersencellen en het is aangetoond dat tekortkomingen in het energiemetabolisme een van de vroegste gebeurtenissen zijn bij de ziekte van Alzheimer. pathobiologie. "
De ziekte van Alzheimer is een verwoestende ziekte die hersenweefsel vernietigt en mensen berooft van hun vermogen om te denken, te onthouden, beslissingen te nemen, te socialiseren en onafhankelijk te leven.
Het is de meest voorkomende vorm van dementie en de zesde belangrijkste doodsoorzaak in de Verenigde Staten, waar meer dan 5 miljoen mensen de aandoening hebben.
De last van de ziekte van Alzheimer in de VS neemt toe naarmate de bevolking ouder wordt. De kosten van de ziekte van Alzheimer en andere vormen van dementie zullen tussen 2017 en 2050 stijgen van $ 259 miljard naar $ 1,1 biljoen.
Naarmate het vordert, verandert de ziekte de biologie en chemie van de hersenen, waardoor zenuwcellen of neuronen vergaan en weefsel krimpt.
Er is momenteel geen genezing of effectieve behandeling die de voortgang van de ziekte van Alzheimer aanzienlijk vertraagt.
Het is bekend dat tekenen van vroege weefselveranderingen aan de gang zijn voordat gedragssymptomen van de ziekte van Alzheimer optreden; ondanks enkele sterke theorieën blijven de exacte oorzaken echter een mysterie.
Amyloïde bèta en de ziekte van Alzheimer
Een dominante theorie over de oorsprong van de ziekte van Alzheimer stelt dat ophoping van plakkerige eiwitfragmenten, amyloïde bèta genaamd, de reeks gebeurtenissen in de hersenen veroorzaakt die tot de ziekte leiden.
Het belangrijkste bewijs om deze amyloïde theorie te ondersteunen, is dat hersenautopsies van mensen die stierven aan de ziekte van Alzheimer twee onderscheidende soorten abnormale eiwitophoping hebben: klitten in cellen en plaques tussen cellen.
Deze kenmerken van de ziekte van Alzheimer zijn voornamelijk aangetroffen in de hippocampus, de neocortex en andere delen van de hersenen die onder de cortex zitten en belangrijk zijn voor denken, geheugen en leren.
Omdat onderzoek echter dieper is ingegaan op de ziekte en de mogelijke oorzaken ervan, zijn er problemen met de amyloïdtheorie ontstaan, zeggen de auteurs van de nieuwe studie.
Een probleem betreft inconsistenties in het bewijsmateriaal. Sommige onderzoeken hebben bijvoorbeeld gemeld dat, ondanks de sterke aanwezigheid van amyloïde plaques in hun hersenen, sommige oudere patiënten geen meetbare tekorten in denken en geheugen vertoonden, terwijl andere patiënten met ernstige Alzheimer-achtige symptomen zeer weinig opbouw van abnormaal amyloïde eiwit vertoonden. .
Een andere reden om de amyloïdtheorie in twijfel te trekken, is dat experimentele geneesmiddelen die zich richten op amyloïde als een manier om de ziekte van Alzheimer te behandelen, teleurstellende resultaten hebben opgeleverd in klinische onderzoeken en de achteruitgang niet hebben kunnen stoppen.
Deze vragen en problemen hebben ertoe geleid dat onderzoekers beweren dat plaques en klitten waarschijnlijk in latere stadia van de ziekte van Alzheimer opduiken en dat er andere triggers bij betrokken zijn.
Een rol voor mitochondriën?
Mitochondria zijn kleine compartimenten in cellen waarin zuurstof en voedingsstoffen worden omgezet in adenosinetrifosfaat (ATP), de belangrijkste brandstofbron voor cellulaire activiteit.
"Tientallen jaren van onderzoek" hebben aangetoond dat deze cellulaire krachtpatsers verschillen tussen de hersenen van Alzheimer en gezonde hersenen.
Dit heeft geleid tot de opvatting dat mitochondriën een belangrijke rol spelen bij de ziekte van Alzheimer, niet alleen als bijdragers, maar ook als veroorzakers van ziekten.
Het huidige debat varieert van de suggestie dat amyloïde bèta mitochondriale disfunctie veroorzaakt, tot de suggestie dat een "cascade" van mitochondriale veranderingen de ontwikkeling van amyloïde bèta "hiërarchisch vervangt".
Een ander argument in het debat stelt dat bij de ziekte van Alzheimer een ‘zeer giftige’ vorm van amyloïde bèta - bekend als oligomere amyloïde bèta - de mitochondriale achteruitgang versnelt die van nature optreedt met de leeftijd.
De nieuwe studie, die de impact van oligomere amyloïde bèta op mitochondriën in hersencellen onderzoekt, levert nieuw bewijs in deze richting.
Bewijs van verstoring van mitochondriën
Voor hun studie haalden Dr. Mastroeni en collega's piramidale neuronen uit de hippocampus in de hersenen van patiënten die waren overleden aan de ziekte van Alzheimer.
Piramidale neuronen zijn beschreven als de "bewegers en schudders" van de hersenen en zijn belangrijk voor cognitieve verwerking. Het is bekend dat hersenverspillende ziekten zoals de ziekte van Alzheimer deze cellen onevenredig doden.
Toen ze de hippocampale piramidale neuronen bestudeerden, vonden de onderzoekers bewijs - in de vorm van verminderde expressie van veel mitochondriale genen - dat suggereert dat hun mitochondriën waren verstoord door oligomere amyloïde bèta.
Ze ontdekten dat dezelfde verminderde expressie van mitochondriale genen optrad toen ze cellen van een menselijke neuroblastoomcellijn blootstelden aan het toxische eiwit.
Andere celtypen - zoals astrocyten- en microgliacellen - die werden geëxtraheerd uit de hippocampus van dezelfde door de ziekte van Alzheimer aangetaste hersenen, vertoonden geen bewijs van verminderde mitochondriën. Astrocyten- en microgliacellen bieden ondersteuning zoals het handhaven van het chemische evenwicht en het leveren van voedingsstoffen.
Voorbehandeling kan neuronen beschermen
In een andere reeks experimenten hebben de onderzoekers menselijke neuronen in het laboratorium voorbehandeld met een verbinding die structureel vergelijkbaar is met CoQ10, waarvan bekend is dat het ATP stimuleert en oxidatieve stress beperkt, een ander proces dat mitochondriën kan afbreken.
Toen ze de voorbehandelde neuronen blootstelden aan oligomere amyloïde bèta, vertoonden ze verminderde tekenen van mitochondriale verslechtering. Ze suggereren dat dit resultaat de weg zou kunnen effenen voor nieuwe behandelingen voor de ziekte van Alzheimer.
"Deze studie versterkt de toxiciteit van oligomere amyloïde beta op neuronale mitochondriën en benadrukt het belang van beschermende verbindingen om de mitochondriën te beschermen tegen oligomere amyloïde beta-toxiciteit."
Dr. Diego Mastroeni
