Kalzium-ungleichgewicht innerhalb von gehirnzellen kann alzheimer-krankheit auslösen


Kalzium-ungleichgewicht innerhalb von gehirnzellen kann alzheimer-krankheit auslösen

Neue Forschung untersucht die Rolle der Kalziumproduktion bei der Alzheimer-Krankheit. Der neurodegenerative Prozess kann durch ein Calcium-Ungleichgewicht innerhalb der Gehirnzelle verursacht werden.

Neue Forschung deutet darauf hin, dass eine Kalziumverarbeitung Dysfunktion in der Neuronen Mitochondrien kann Alzheimer-Krankheit zu fahren.

Mitochondrien - manchmal auch als "Kraftpaket der Zelle" bezeichnet - sind kleine Strukturen, die Energie aus Nahrung in Zelle "Treibstoff" verwandeln.

In den Mitochondrien einer Gehirnzelle kontrollieren die Calciumionen, wie viel Energie für das Gehirn produziert wird. Bisherige Untersuchungen haben gezeigt, dass eine übermäßige Kalziumproduktion dazu führen kann, dass Neuronen sterben und damit ein Calcium-Ungleichgewicht mit dem neurodegenerativen Prozess der Alzheimer-Krankheit verknüpfen.

Bisher war der genaue Mechanismus, der die Alzheimer-Neurodegeneration und das mitochondriale Calcium-Ungleichgewicht verknüpft, unbekannt. Die neue Forschung - geführt von Pooja Jadiya, Postdoktorandin an der Temple University in Philadelphia, PA - beleuchtet diesen Verein.

Die Studie wurde von Forschern aus dem Zentrum für Translational Medicine an der Temple University durchgeführt, und die Ergebnisse wurden auf der 61. Tagung der Biophysical Society in New Orleans, LA präsentiert.

Analysieren von Kalzium im menschlichen Gehirn, Mausmodellen und Zellkulturen

Jadiya und Kollegen studierten Hirnproben von Alzheimer-Patienten, ein Mausmodell genetisch verändert, um Alzheimer-ähnliche Symptome zu replizieren, und eine mutierte Alzheimer-betroffenen Zelllinie.

Sie untersuchten die mitochondrialen Veränderungen in der Calciumverarbeitung, zusammen mit der reaktiven Sauerstoffspezies (ROS), dem Metabolismus des aktiven Amyloidvorläuferproteins, dem Membranpotential und dem Zelltod. Sie betrachteten auch die Aktivierung der mitochondrialen Permeabilitätsübergangsporen und der oxidativen Phosphorylierung.

In einem gesunden Gehirn verlassen Kalzium-Ionen eine Neuron-Mitochondrien, um einen übermäßigen Aufbau zu verhindern. Ein Transporter-Protein - der soochondriale Natrium-Kalzium-Austauscher genannt - ermöglicht diesen Prozess.

In Alzheimer-betroffenen Gewebe, Jadiya und Team festgestellt, dass die Natrium-Kalzium-Austauscher Ebenen waren extrem niedrig. In der Tat war das Protein so niedrig, dass es schwer zu erkennen war.

Die Forscher vermuteten, dass dies eine Überproduktion von ROS verursachen würde, was wiederum zur Neurodegeneration beitragen würde.

ROS sind Moleküle, die in hohen Konzentrationen gezeigt wurden, um Proteine, Lipide und DNA zu schädigen, wodurch oxidativer Stress verursacht wird.

Natrium-Kalzium-Protein-Austausch-Schlüssel in Alzheimer-Progression

Das Team fand eine Korrelation zwischen der reduzierten Aktivität des Natrium-Kalzium-Austauscher und dem erhöhten neuronalen Tod.

Darüber hinaus, im Mausmodell, fanden die Wissenschaftler, dass vor dem Beginn der Alzheimer, das Gen, das den Wärmetauscher codiert, deutlich weniger aktiv war. Eine Abnahme des Ausdrucks dieses Gens deutet darauf hin, dass der Protein-Tauscher eine Schlüsselrolle bei der Progression der Erkrankung spielt.

Schließlich haben die Wissenschaftler diesen Mechanismus auch in einem Alzheimer-behandelten Zellkulturmodell getestet, indem sie das Niveau des Austausches künstlich steigern.

Wie vermutet, erholten sich die betroffenen Zellen bis zu einem Punkt, wo sie fast identisch mit gesunden Zellen waren. Darüber hinaus erhöhten sich die Mengen an Adenosintriphosphat (ATP), die ROS-Werte sanken, und weniger Neuronen starben.

ATP ist ein Molekül, das als "Energiewährung des Lebens" von einigen Biologen angesehen wird, wie es von jeder Aktivität gefordert wird, die unser Körper engagiert.

John Elrod, ein Co-Autor der Studie, erklärt die Bedeutung der Ergebnisse:

Niemand hat das schon mal gesehen, bevor man diese Modellsysteme benutzt. Es ist möglich, dass Veränderungen im mitochondrialen Calciumaustausch den Krankheitsverlauf antreiben können."

Die Studie kann auch den Weg für neue Behandlungsmöglichkeiten ebnen, erklärt Elrod. Das Team arbeitet derzeit daran, die Neurodegeneration, die für die Alzheimer-Krankheit typisch ist, in Mausmodellen umzukehren, indem sie die Expression des Gens, das für den Natrium-Calcium-Tauscher kodiert, stimuliert. Dies könnte mit neuen Medikamenten oder Gentherapie erreicht werden.

"Unsere Hoffnung ist, dass wir, wenn wir entweder das Expressionsniveau oder die Aktivität dieses Tauschs ändern können, eine lebensfähige Therapie sein können, um frühzeitig die Alzheimer-Krankheitsentwicklung zu behindern - das ist die Heimat", sagt Elrod. "Wir sind Nicht einmal nahe daran, aber das wäre die Idee."

Erfahren Sie, wie die Wissenschaftler aufhören und den Alzheimer-Hirnschaden bei Mäusen umkehren können.

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