Beyin hücresi içindeki bir kalsiyum dengesizliği Alzheimer’in sebebi olabilir.
Bilimsel bir araştırma, beyin hücresi içindeki bir kalsiyum dengesizliğinin Alzheimer hastalığına neden olma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Öyle görünüyor ki bu dengesizlik nörodejeneratif süreci harekete geçirmekte. Beyin hücreleri içindeki mitokondrilerin özel bir önemi vardır. Genellikle “hücrenin güç merkezi” olarak adlandırılan mitokondriler, gıdalardan alınan enerjiyi hücreler için yakıt haline dönüştüren küçük yapılardır. Beyin hücrelerinin mitokondrileri, beynin işlevselliği için üretilen enerjinin miktarını kontrol eden kalsiyum iyonlarına sahiptir.
Araştırma Hakkında
Araştırmaya Pooja Jadiya öncülük etmiştir. Kendisi Temple Üniversitesi‘nden doktora sonrası bir akademi üyesidir. Araştırma, Jadiya ve araştırmacılardan oluşan bir ekip tarafından Temple Çevirisel Tıp Merkezi’nde gerçekleştirildi. Araştırmanın bulguları, Louisiana New Orleans’da yapılan 61. Biyofizik Topluluğu Toplantısı’nda yayımlandı.
Araştırma Nasıl Gerçekleştirildi?
Jadiya ve ekibi Alzheimer hastalarından alınan beyin örneklerinin yanı sıra, Alzheimer hastalığının semptomlarını taklit etmek üzere genetik olarak değiştirilen bir fare modelini analiz etti. Alzheimer’lı bir mutant hücre dizisi de araştırmaya dahil edildi. Jadiya’nın ekibi, reaktif oksijen türleri, hücre ölümü, zar potansiyelinin üretimi ve aktif amiloid proteininin metabolizması ile birlikte kalsiyum işleme bağlamında, mitokondriyal değişiklikler üzerinde çalıştı.
Sağlıklı beyinlerde aşırı oluşumdan kaçınmak için nöron mitokondrisinden ayrılan kalsiyum iyonları bulunur. Mitokondrial sodyum-kalsiyum değiştirici olarak bilinen protein taşıyıcısı bu işlemi mümkün kılar. Jadiya’nın araştırma ekibi, sodyum-kalsiyum değiştirici düzeylerinin Alzheimer hastalığından etkilenen dokularda aşırı derecede düşük olduğunu buldu. Bu protein o kadar düşüktü ki, yerini belirlemek oldukça zor oldu. Jadiya, bu fenomenin, nörodejenerasyonun hızlanmasıyla sonuçlanacak bir dizi reaktif oksijen türünü teşvik edeceği hipotezini kurmuştur. “ROS” olarak da bilinen reaktif oksijen türleri, yüksek seviyelerde bulunduğunda proteinlere, DNA ve lipidlere zarar verebilecek moleküllerdir. Sonuç oksidatif strestir.
Alzheimer’ın İlerleyişi Kısmen Sodyum-Kalsiyum Protein Değiştiricisine Dayanır
Jadiya’nın araştırma ekibi, artmış sinir hücresi ölümü ile azalmış sodyum-kalsiyum değiştirici aktivitesi arasında bir ilişki buldu. Fare model verileri, değiştiricinin kodlanmasından sorumlu genin, Alzheimer hastalığının başlangıcından önce daha az aktif olduğunu göstermektedir. Bu genin ekspresyonundaki azalmış aktivite, protein değiştiricinin hastalığın ilerlemesinde hayati bir rol oynadığına dair ek bir kanıttır.
Bilim adamlarından oluşan ekip, Alzheimer hastalığından etkilenmiş bir hücre kültürü modelinde yükseltilmiş değiştirici seviyelerini zorlayarak bu mekanizmayı inceledi. Tahmin edildiği üzere, etkilenen hücreler, sağlıklı hücrelerden neredeyse ayırt edilemez derecede iyileşti. Adenozin trifosfat (ATP) seviyelerinin artmasıyla ROS seviyelerinin düştüğünü ve daha az sayıda nöronun öldüğünü farketmek ayrıca değerlidir. Biyologlar, ATP’yi hayatın enerji dönüşümü olarak görmektedir çünkü vücut buna yaptığı her faaliyet için gereksinim duyar.
Araştırma Neden Önemlidir?
Önceki çalışmalar, bol miktarda kalsiyumun nöronların ölümünü teşvik ettiğini göstermiştir. Bu, bir kalsiyum dengesizliği ile Alzheimer hastalığında ortaya çıkan nörodejeneratif süreç arasında bir bağ olduğu anlamına gelir. Yukarıda özetlenen çalışma, mitokondriyal kalsiyum dengesizliğini Alzheimer hastalığının başlangıcı ile ilişkilendiren kesin mekanizmanın ilk kanıtıdır. Bu araştırma, yukarıda açıklanan model sistem dizisini kullanan ilk araştırmaydı.
Araştırma, ek tedavi seçenekleri sunacak bir aşamaya gelebilir. Araştırma ekibi artık fare modelleri üzerinde çalışarak Alzheimer hastalığının nörodejenerasyonunu tersine çevirmek için çalışıyor. Sodyum-kalsiyum değiştiricisini kodlamaktan sorumlu gen ekspresyonunu uyarıyorlar. Böyle bir uyarılma, gen tedavisi veya yeni ilaçların ortaya çıkmasıyla sonuçlanabilir. Değiştiricinin aktivitesinde veya ekspresyon düzeyinde bir değişikliğin, Alzheimer’in başlangıcını engelleyen etkin bir tedavi olarak hizmet edeceği umut edilmektedir.
