Neurodegenerarea, procesul progresiv prin care celulele nervoase îşi pierd funcţia şi capacitatea de a supravieţui, stă la baza unor boli grave precum Alzheimer sau Parkinson. Deşi cauzele acestor afecţiuni sunt complexe şi încă insuficient înţelese, cercetătorii caută noi direcţii care ar putea duce la tratamente mai eficiente. Un studiu recent realizat la Universitatea Michigan din SUA aduce în prim-plan metabolismul celular, în special modul în care neuronii procesează zahărul, ca factor esenţial în rezistenţa la degradare şi în activarea mecanismelor naturale de protecţie ale creierului.
Spre deosebire de cele mai multe celule din corpul uman, neuronii – celulele care asigură buna funcţionare a creierului şi a sistemului nervos – nu se pot reface sau înlocui uşor după ce s-au deteriorat.
Mai mult, după o leziune provocată de un AVC (accident vascular cerebral), o comoţie sau o boală neurodegenerativă, neuronii şi axonii acestora, proiecţii asemănătoare unor fibre care transmit semnale electrice în creier, sunt mult mai predispuşi să se degradeze decât să se regenereze.
Însă cercetări recente de la Universitatea Michigan deschid noi perspective asupra înţelegerii mecanismelor neurodegenerării, ceea ce ar putea ajuta în viitor la protejarea pacienţilor împotriva degradării şi declinului neurologic.
Studiul, publicat în numărul din luna august al revistei Molecular Metabolism, ar putea contribui la o mai bună înţelegere a cazurilor rare în care creierul se vindecă şi să deschidă noi direcţii pentru dezvoltarea de tratamente, potrivit cercetătorilor.
Descoperirile lor, obţinute cu ajutorul unui model experimental bine cunoscut pe musculiţa de fructe, arată că rezistenţa neuronilor la degradare depinde în mare măsură de felul în care aceştia folosesc zahărul pentru a produce energie.
„Felul în care creierul produce şi foloseşte energia (metabolismul cerebral) este adesea afectat în leziuni cerebrale şi boli precum Alzheimer. Totuşi, nu este clar dacă aceste modificări sunt o cauză sau o consecinţă a bolii, respectiv contribuie la apariţia bolii sau apar după ce boala s-a instalat. Am descoperit acum că reducerea metabolismului zahărului duce la deteriorarea structurii şi funcţionării normale a neuronilor, dar dacă neuronii sunt deja afectaţi, aceeaşi intervenţie poate declanşa din timp un mecanism natural de protecţie. În loc să se deterioreze, axonii rezistă mai mult”, a declarat Monica Dus, autoare principală şi profesoară asociată la U-M, specializată în biologie moleculară, celulară şi dezvoltare, citată într-un comunicat.
Cercetătorii au constatat că două proteine anume par implicate în menţinerea sănătăţii axonilor. Una este kinaza DLK (kinaza cu domeniul „fermoar” din două leucine/dual leucine zipper kinase, o structură specifică din proteine, formată din aminoacizi de tip leucină, care ajută moleculele să se lege între ele) - o enzimă care detectează deteriorarea neuronilor şi este activată de un metabolism perturbat al acestora.
Cealaltă proteină este cunoscută sub denumirea de SARM1 (prescurtare de la Sterile Alpha and TIR Motif-containing 1/ Proteina 1 care conţine domeniul alfa steril - o porţiune bine definită dintr-o proteină, care are o structură stabilă şi permite interacţiunea cu alte proteine -, şi motiv TIR, un tip de „şablon structural” sau „piesă de construcţie” care apare în mai multe proteine, fiind implicat în transmiterea semnalelor celulare - frecvent întâlnit în proteine legate de imunitate şi inflamaţie), care a fost asociată cu degenerarea axonilor şi este corelată cu activarea răspunsului indus de DLK
„Ce ne-a surprins este că răspunsul neuroprotector se schimbă în funcţie de condiţiile interne ale celulei. Semnalele provenite din modul în care celulele îşi folosesc energia pot determina dacă neuronii rezistă sau încep să se deterioreze”, a explicat Dus.
În general, în cazurile în care neuronii şi axonii nu se degradează, DLK devine mai activă şi activitatea proteinei SARM1 este blocată (sau redusă). Dar există nuanţe, spun autorii. De fapt, activarea prelungită în timp a DLK duce la neurodegenerare progresivă, anulând efectele neuroprotectoare anterioare.
DLK a atras tot mai mult interes ca posibilă ţintă pentru tratarea şi înţelegerea bolilor neurodegenerative. Totuşi, cercetătorii se confruntă cu o provocare majoră: această enzimă are o funcţie dublă, în unele situaţii protejează neuronii, iar în altele contribuie la distrugerea acestora. De aceea, este dificil de controlat fără a-i afecta efectele benefice.
„Dacă vrem să întârziem progresia unei boli, trebuie să inhibăm acest aspect negativ al său. Trebuie să ne asigurăm că nu inhibăm deloc aspectul pozitiv, care ar putea de fapt să contribuie natural la încetinirea bolii”, a completat TJ Waller, cercetător postdoctoral, autorul principal al studiului.
Controlarea unei molecule cu efecte opuse, cum este DLK, rămâne o provocare dificilă pentru cercetători. Deocamdată, nu se ştie exact cum trece această enzimă de la un rol protector la unul dăunător pentru neuroni.
Înţelegerea acestor mecanisme de reglare ar putea avea un impact major asupra modului în care sunt tratate bolile neurodegenerative şi leziunile cerebrale, cu beneficii directe în practica medicală, în tratamentele oferite pacienţilor.
Studiul a fost susţinut de Institutele Naţionale de Sănătate (National Institutes of Health/NIH), National Science Foundation din Statele Unite, Rita Allen Foundation şi Klingenstein Fellowship în domeniul neuroştiinţelor.
