Oamenii de ştiinţă au descoperit un mecanism neaşteptat prin care ar putea debuta boala Parkinson: proteine toxice de dimensiuni microscopice care perforează celulele cerebrale. În loc să provoace distrugerea imediată a neuronilor, aceşti pori slăbesc treptat celulele, ceea ce ar putea explica instalarea lentă şi progresivă a simptomelor bolii.
Boala Parkinson începe adesea subtil, un tremur uşor al mâinii, o mică rigiditate, însă, treptat, celulele creierului încep să moară, iar simptomele se agravează. Cauza acestei afecţiuni a rămas mult timp un mister, dar oamenii de ştiinţă par acum mai aproape de o explicaţie.
În centrul atenţiei se află proteina α-sinucleină (alfa-sinucleină), care are un rol important în comunicarea dintre celulele nervoase într-un creier sănătos. În cazul bolii Parkinson însă, proteina îşi schimbă comportamentul şi se adună în structuri toxice.
Până în prezent, majoritatea cercetărilor s-au concentrat asupra agregatelor mari de α-sinucleină, numite fibrile, observabile în ţesutul cerebral al pacienţilor cu Parkinson.
Un nou studiu aduce însă în prim-plan structuri mai mici, mai puţin înţelese şi mai toxice: oligomerii de α-sinucleină. Potrivit cercetătorilor, aceştia perforează la scară microscopică membranele celulelor nervoase.
„Suntem primii care am observat direct cum aceşti oligomeri formează pori, şi cum se comportă aceşti pori”, afirmă Mette Galsgaard Malle, cercetător postdoctoral la Universitatea Aarhus şi Universitatea Harvard, citată într-un comunicat.
Procesul se desfăşoară în trei etape. Mai întâi, oligomerii se leagă de membrana celulei, stratul subţire care o înveleşte şi o protejează, alegând cu precădere zonele curbate, acele porţiuni unde suprafaţa este uşor îndoită sau arcuită, fapt ce permite proteinelor să se fixeze mai uşor. Apoi, oligomerii pătrund parţial în grosimea membranei, iar în ultima fază formează un mic por prin care pot trece molecule, perturbând echilibrul intern al celulei. Aceste perforaţii nu sunt permanente: ele se deschid şi se închid continuu, asemenea unor „uşi rotative” la scară moleculară.
„Acest comportament dinamic ar putea explica de ce celulele nu mor imediat. Dacă porii ar rămâne deschişi, celulele s-ar deteriora rapid. Dar pentru că se deschid şi se închid, pompele celulare pot compensa temporar pierderile”, a explicat Bo Volf Brøchner, doctorand şi prim autor al studiului.
Este pentru prima dată când o astfel de dinamică a porilor este observată în timp real. Rezultatul a fost posibil datorită unei platforme noi de analiză a unei singure vezicule, care permite urmărirea interacţiunilor dintre proteine individuale şi vezicule, mici bule artificiale care imită membranele celulare şi servesc drept modele simplificate ale celulelor reale.
Videoclipul arată trei membrane celulare artificiale atacate de oligomeri. Oligomerii înşişi nu sunt vizibili, însă efectul lor poate fi observat. Membranele sunt colorate în albastru şi umplute cu un colorant fluorescent roşu. Când culoarea roşie dispare, acest lucru indică faptul că substanţa fluorescentă s-a scurs, dovadă că oligomerii au perforat membrana neuronilor. Înregistrarea a fost realizată la o rezoluţie de 250 nanometri. Întrucât veziculele au diametrul cuprins între 50 şi 150 de nanometri, imaginea apare uşor pixelată. Credit: Bo Volf Brøchner, Universitatea Aarhus, 3 septembrie 2025
„Este ca şi cum ai urmări un film molecular în reluare. Putem vedea nu doar ce se întâmplă, ci şi cum diferite molecule influenţează procesul, ceea ce face din această platformă un instrument valoros pentru testarea medicamentelor”, a adăugat Malle.
Echipa a testat deja nanocorpi, fragmente de anticorpi proiectaţi să se lege specific de oligomeri. Aceştia ar putea deveni instrumente precise de diagnostic, deşi identificarea unui tratament este încă departe.
„Nanocorpii nu au blocat formarea porilor, dar pot ajuta la detectarea oligomerilor în stadiile foarte timpurii ale bolii un lucru esenţial, deoarece Parkinson este de obicei diagnosticată abia după ce daunele neuronale sunt semnificative”, spune Volf Brøchner.
Studiul arată, de asemenea că, porii nu se formează întâmplător, ci apar în anumite tipuri de membrane, mai ales în cele care seamănă cu membranele mitocondriilor, „fabricile de energie” ale celulei, ceea ce sugerează că aici începe, de fapt, deteriorarea celulelor.
Cercetătorii subliniază că studiul a fost realizat în sisteme model, nu în celule vii, iar pasul următor este confirmarea rezultatelor în ţesuturi biologice, unde intervin factori mult mai complecşi.
O ilustraţie schematică a membranelor artificiale, cu interiorul colorat în roşu şi membrana în albastru. Credit: Mette Galsgaard Malle. Credit: Universitatea Aarhus, 3 septembrie 2025.
„Am creat un cadru experimental, care ne permite să măsurăm un singur fenomen odată, acesta este punctul forte al platformei noastre, dar următorul pas este să analizăm ce se întâmplă în sisteme biologice reale, mai complexe”, a mai precizat Brøchner.
Studiul a apărut recent în prestigioasa revistă ACS Nano, publicată de Societatea Americană de Chimie (American Chemical Society).
Foto articol: Oligomer în membrana celulară. Imaginea arată un oligomer de α-sinucleină (albastru) parţial inserat într-o membrană celulară (stânga). În timp, acesta formează un por (dreapta) care permite trecerea temporară a unor molecule. Ulterior, oligomerul revine la starea iniţială, trecând dinamic de la o stare la alta - între cele două faze. Credit: Mette Galsgaard Malle, Universitatea Aarhus, septembrie 2025.
