Μελέτη διευκρινίζει πώς η σπερμίνη μπορεί να προστατεύσει από τη νόσο Αλτσχάιμερ και Πάρκινσον

Μελέτη διευκρινίζει πώς η σπερμίνη μπορεί να προστατεύσει από τη νόσο Αλτσχάιμερ και Πάρκινσον

Ερευνητές στο Ινστιτούτο Paul Scherrer PSI εξήγησαν πώς η σπερμίνη - ένα μικρό μόριο που ρυθμίζει πολλές διεργασίες στα κύτταρα του σώματος - μπορεί να αποτρέψει ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον: Καθιστά ορισμένες πρωτεΐνες αβλαβείς δρώντας λίγο σαν τυρί στα ζυμαρικά και αναγκάζοντας τα να συσσωρεύονται. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να βοηθήσει στην καταπολέμηση τέτοιων ασθενειών. Η μελέτη δημοσιεύτηκε τώρα στο επιστημονικό περιοδικόΕπικοινωνία με τη φύση.

Το προσδόκιμο ζωής μας συνεχίζει να αυξάνεται - και μαζί με αυτό η συχνότητα των ασθενειών που σχετίζονται με την ηλικία, συμπεριλαμβανομένων των νευροεκφυλιστικών ασθενειών όπως το Αλτσχάιμερ και το Πάρκινσον. Αυτές οι ασθένειες προκαλούνται από συσσωρεύσεις επιβλαβών πρωτεϊνικών δομών στον εγκέφαλο που αποτελούνται από λανθασμένα διπλωμένες πρωτεΐνες αμυλοειδούς. Το σχήμα τους θυμίζει ίνες ή μακαρόνια. Μέχρι σήμερα, δεν υπάρχει αποτελεσματική θεραπεία για την πρόληψη ή την εξάλειψη τέτοιων συσσωρεύσεων.

Αλλά ένα μόριο που ονομάζεται σπερμίνη που εμφανίζεται φυσικά στο σώμα προσφέρει ελπίδα. Ερευνητές με επικεφαλής τον επικεφαλής της μελέτης Jinghui Luo από το Κέντρο Επιστημών Ζωής στο Ινστιτούτο Paul Scherrer PSI ανακάλυψαν σε πειράματα ότι αυτή η ουσία είναι σε θέση να παρατείνει τη διάρκεια ζωής των μικρών νηματωδών σκουληκιών, να βελτιώσει την κινητικότητά τους σε μεγάλη ηλικία και να ενισχύσει τις μονάδες παραγωγής ενέργειας των κυττάρων τους - τα μιτοχόνδρια. Συγκεκριμένα, οι ερευνητές παρατήρησαν πώς η σπερμίνη υποστηρίζει το ανοσοποιητικό σύστημα του σώματος στην εξάλειψη των συσσωρεύσεων αμυλοειδών πρωτεϊνών που βλάπτουν τα νεύρα.

Τα νέα ευρήματα θα μπορούσαν να χρησιμεύσουν ως βάση για την ανάπτυξη νέων θεραπειών για τέτοιες ασθένειες.

Ένας κεντρικός μεσολαβητής των κυτταρικών διεργασιών

Το σπέρμα είναι μια ζωτική ουσία για τον οργανισμό. Είναι μια από τις λεγόμενες πολυαμίνες, οι οποίες είναι σχετικά μικρά οργανικά μόρια. Το σπέρμα, που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά πριν από περισσότερα από 150 χρόνια, πήρε το όνομά του από το σπερματικό υγρό επειδή εμφανίζεται εκεί σε ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις. Βρίσκεται όμως και σε πολλά άλλα κύτταρα του σώματος – ειδικά σε αυτά που είναι ενεργά και ικανά για διαίρεση.

Η σπερμίνη προάγει την κινητικότητα και τη δραστηριότητα των κυττάρων και ελέγχει πολλές διαδικασίες. Αλληλεπιδρά κυρίως με τα νουκλεϊκά οξέα του γονιδιώματος και έτσι ρυθμίζει την έκφραση των γονιδίων και τη μετατροπή τους σε πρωτεΐνες. Αυτό διασφαλίζει ότι τα κύτταρα μπορούν να αναπτυχθούν και να διαιρεθούν σωστά και τελικά να πεθάνουν. Το σπέρμα παίζει επίσης κεντρικό ρόλο σε μια σημαντική κυτταρική διαδικασία που ονομάζεται βιομοριακή συμπύκνωση: Σε αυτή τη διαδικασία, ορισμένα μακρομόρια όπως πρωτεΐνες και νουκλεϊκά οξέα διαχωρίζονται και συγκεντρώνονται σε μορφή σταγονιδίων μέσα στο κύτταρο, επιτρέποντας σημαντικές αντιδράσεις να συμβούν εκεί.

Σε σχέση με νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως το Αλτσχάιμερ ή το Πάρκινσον, έχουν προηγουμένως αποδειχθεί ότι η σπερμίνη μπορεί να προστατεύσει τα νευρικά κύτταρα και να ανακουφίσει την απώλεια μνήμης που σχετίζεται με την ηλικία. Μέχρι στιγμής, ωστόσο, υπήρξε έλλειψη ακριβέστερης κατανόησης του τρόπου με τον οποίο η σπερμίνη παρεμβαίνει σε διαδικασίες που βλάπτουν τα νεύρα - γνώση που θα μπορούσε να αποφέρει ιατρικό όφελος από αυτήν.

Υποστήριξη στην εξάλειψη των κυτταρικών αποβλήτων

Η ομάδα του Jinghui Luo έχει διερευνήσει τώρα αυτό με περισσότερες λεπτομέρειες. Εκτός από την οπτική μικροσκοπία, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν επίσης την τεχνολογία σκέδασης SAXS στο Synchrotron Light Source Switzerland SLS του PSI για να αποσαφηνίσουν τη μοριακή δυναμική αυτών των διεργασιών. Οι εξετάσεις έγιναν σε γυάλινο τριχοειδές (in vitro) και σε ζωντανό οργανισμό (in vivo). Ο νηματώδης C. elegans χρησίμευσε ως πρότυπος οργανισμός.

Αποδείχθηκε ότι η σπερμίνη χρησιμοποιεί βιομοριακή συμπύκνωση για να εξασφαλίσει ότι οι επιβλαβείς πρωτεΐνες συσσωρεύονται και, σε κάποιο βαθμό, συσσωρεύονται μεταξύ τους. Αυτό επιτρέπει μια διαδικασία που ονομάζεται αυτοφαγία που συμβαίνει συνήθως στα κύτταρά μας: κατεστραμμένες ή περιττές πρωτεΐνες τυλίγονται σε μικρά κυστίδια μεμβράνης και διασπώνται με ασφάλεια χρησιμοποιώντας ένζυμα - πρακτικά μια φυσική διαδικασία ανακύκλωσης.

Η αυτοφαγία είναι πιο αποτελεσματική στη θεραπεία μεγαλύτερων συστάδων πρωτεϊνών. Και η σπερμίνη είναι, θα λέγαμε, ο συνδετικός παράγοντας που συγκρατεί τους κλώνους μαζί. Υπάρχουν μόνο ασθενώς ελκυστικές ηλεκτρικές δυνάμεις μεταξύ των μορίων, οι οποίες τα οργανώνουν αλλά δεν τα συνδέουν σταθερά το ένα με το άλλο».

Jinghui Luo, διευθυντής σπουδών

Το όλο θέμα, λέει ο Luo, μπορεί επίσης να το φανταστεί κανείς ως ένα πιάτο με μακαρόνια. «Η σπερμίνη είναι σαν το τυρί, που δένει τα μακριά, λεπτά νουντλς μεταξύ τους χωρίς να τα κολλάει μεταξύ τους, καθιστώντας τα πιο εύκολα στην πέψη».

Ψάχνετε για: τον σωστό συνδυασμό συστατικών

Το σπέρμα έχει επίσης αντίκτυπο σε άλλες ασθένειες, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου. Και εδώ υπάρχει ανάγκη για έρευνα για την αποσαφήνιση των μηχανισμών δράσης - τότε θα μπορούσαν να γίνουν νοητές θεραπευτικές προσεγγίσεις με βάση τη σπερμίνη. Εκτός από τη σπερμίνη, υπάρχουν πολλές άλλες πολυαμίνες που εκτελούν σημαντικές λειτουργίες στον οργανισμό και ως εκ τούτου παρουσιάζουν ιατρικό ενδιαφέρον. Επομένως, η έρευνα σε αυτόν τον τομέα έχει μεγάλες δυνατότητες. «Αν κατανοήσουμε καλύτερα τις υποκείμενες διαδικασίες», λέει ο Luo, «μπορούμε να μαγειρέψουμε πιο νόστιμα και πιο εύπεπτα πιάτα, ας πούμε έτσι, γιατί τότε ξέρουμε ακριβώς ποια μπαχαρικά και σε ποιες ποσότητες κάνουν τη σάλτσα ιδιαίτερα νόστιμη».

Η τεχνητή νοημοσύνη χρησιμοποιείται επίσης σε αυτήν την αναζήτηση επειδή μπορεί να υπολογίσει πολλά υποσχόμενους συνδυασμούς «συστατικών σάλτσας» πολύ πιο γρήγορα με βάση όλα τα διαθέσιμα δεδομένα. Ο Luo επισημαίνει επίσης ότι οι τεχνικές μέτρησης σκέδασης με ανάλυση χρόνου και η απεικόνιση υψηλής ανάλυσης, που μπορούν να απεικονίσουν τέτοιες διεργασίες σε πραγματικό χρόνο και μέχρι το υποκυτταρικό επίπεδο, είναι επίσης σημαντικές για αυτήν και τις επόμενες μελέτες. Εκτός από το PSI, τέτοιες μέθοδοι είναι διαθέσιμες μόνο σε μερικές άλλες εγκαταστάσεις σύγχροτρον παγκοσμίως.

Πηγές: