Îmbunătățirea mitocondriilor inversează acumularea de proteine în îmbătrânire și Alzheimer

Se știe de mult timp că o caracteristică a bolii Alzheimer și a majorității celorlalte boli neurodegenerative este formarea de agregate proteice insolubile în creier. Chiar și în timpul îmbătrânirii normale, fără boală, se acumulează proteine insolubile.

Până în prezent, abordările în tratarea bolii Alzheimer nu au abordat contribuția insolubilității proteinelor ca fenomen general, ci s-au concentrat pe una sau două proteine insolubile. Recent, cercetătorii de la Institutul Buck au finalizat un studiu sistematic pe viermi, care prezintă o imagine complexă a relațiilor dintre proteinele insolubile în bolile neurodegenerative și îmbătrânire. În plus, studiul a arătat o intervenție care poate inversa efectele toxice ale agregatelor prin îmbunătățirea sănătății mitocondriale.

„Constatările noastre sugerează că direcționarea proteinelor insolubile ar putea oferi o strategie pentru prevenirea și tratarea unei varietăți de boli legate de vârstă”, a declarat Edward Anderton, doctor în științe, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Gordon Lithgow și unul dintre primii autori ai studiului publicat în revista GeroScience.

„Studiul nostru arată cum menținerea unor mitocondrii sănătoase poate combate agregarea proteinelor asociată atât cu îmbătrânirea, cât și cu boala Alzheimer”, a declarat Manish Chamoli, doctor în științe, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Gordon Lithgow și Julie Andersen și unul dintre primii autori ai studiului. „Prin îmbunătățirea sănătății mitocondriilor, putem încetini sau inversa aceste efecte nocive, oferind noi modalități de tratare atât a îmbătrânirii, cât și a bolilor legate de vârstă.”

Rezultatele susțin ipoteza gerontologică

Legătura puternică dintre proteinele insolubile care contribuie la îmbătrânirea normală și boli susține, de asemenea, o imagine mai amplă a modului în care apar îmbătrânirea și bolile conexe.

„Am argumenta că această lucrare susține cu adevărat ipoteza gerontologică conform căreia există o cale comună atât către boala Alzheimer, cât și către îmbătrânire. Îmbătrânirea provoacă boli, dar factorii care duc la boală apar foarte devreme”, a declarat Gordon Lithgow, doctor în filosofie, profesor la Universitatea Buck, vicepreședinte pentru afaceri academice și autor principal al studiului.

Faptul că echipa a descoperit un proteom insolubil în nucleu, îmbogățit cu numeroase proteine care nu fuseseră luate în considerare anterior, creează noi ținte pentru cercetare, a spus Lithgow. „Într-un fel, acest lucru ridică întrebarea dacă ar trebui să analizăm cum arată Alzheimerul la persoanele foarte tinere”, a spus el.

Dincolo de amiloid și tau

Majoritatea cercetărilor privind Alzheimer de până acum s-au concentrat pe acumularea a două proteine: beta amiloid și tau. Însă aceste agregate insolubile conțin de fapt mii de alte proteine, a spus Anderton, iar rolul lor în Alzheimer este necunoscut. În plus, laboratorul său și alții au observat că proteinele insolubile se acumulează și în timpul procesului normal de îmbătrânire, fără boală. Aceste proteine insolubile provenite de la animale mai în vârstă, atunci când sunt amestecate cu beta amiloid într-o eprubetă, accelerează agregarea amiloidului.

Echipa s-a întrebat care este legătura dintre acumularea de agregate Alzheimer și îmbătrânirea fără boala. Concentrându-se pe beta-amiloid, au folosit o tulpină a viermelui microscopic Caenorhabditis elegans, utilizat de mult timp în cercetarea îmbătrânirii, care fusese modificată genetic pentru a produce proteina amiloidă umană.

Anderton a spus că echipa suspecta că beta-amiloidul ar putea provoca un anumit grad de insolubilitate în alte proteine. „Am descoperit că beta-amiloidul provoacă o insolubilitate masivă, chiar și la animalele foarte tinere”, a spus Anderton. Ei au descoperit că există un subset de proteine care par a fi foarte vulnerabile la insolubilitate, fie din cauza adăugării de beta-amiloid, fie în timpul procesului normal de îmbătrânire. Ei au numit acest subset vulnerabil „proteomul insolubil central”.

Echipa a demonstrat, de asemenea, că nucleul proteomului insolubil este umplut cu proteine care au fost deja asociate cu o varietate de boli neurodegenerative dincolo de Alzheimer, inclusiv Parkinson, Huntington și boli prionice.

„Studiul nostru arată că amiloidul ar putea acționa ca un motor al acestei agregări normale legate de vârstă”, a spus Anderton. „Acum avem dovezi clare, cred că pentru prima dată, că atât amiloidul, cât și îmbătrânirea afectează aceleași proteine în moduri similare. Este foarte posibil un cerc vicios în care îmbătrânirea provoacă insolubilitate, iar beta-amiloidul provoacă, de asemenea, insolubilitate, iar acestea doar se consolidează reciproc.”

Proteina amiloidă este extrem de toxică pentru viermi, iar echipa a dorit să găsească o modalitate de a inversa această toxicitate. „Deoarece sute de proteine mitocondriale devin insolubile atât în timpul îmbătrânirii, cât și după exprimarea beta-amiloidului, ne-am gândit că dacă am putea îmbunătăți calitatea proteinelor mitocondriale cu un compus, atunci poate am putea inversa unele dintre efectele negative ale beta-amiloidului”, a spus Anderton. Exact asta au descoperit folosind urolitina A, un metabolit natural produs în intestin atunci când mâncăm zmeură, nuci și rodii, despre care se știe că îmbunătățește funcția mitocondrială: a întârziat semnificativ efectele toxice ale beta-amiloidului.

„Ceea ce a ieșit clar din datele noastre a fost importanța mitocondriilor”, a spus Anderton. O concluzie, au spus autorii, este că sănătatea mitocondriilor este esențială pentru sănătatea generală. „Mitocondriile au o legătură puternică cu îmbătrânirea. Au o legătură puternică cu beta-amiloidul”, a spus el. „Cred că al nostru este unul dintre puținele studii care arată că insolubilitatea și agregarea acestor proteine ar putea fi o legătură între cele două procese.”

„Deoarece mitocondriile sunt atât de importante pentru toate acestea, o modalitate de a rupe ciclul declinului este de a înlocui mitocondriile deteriorate cu mitocondrii noi”, a spus Lithgow. „Și cum faci asta? Fă mișcare și mănâncă o dietă sănătoasă.”