W przełomowym badaniu zidentyfikowano kluczową ścieżkę śmierci komórek mózgowych spowodowaną niezwykle rzadką mutacją genetyczną prowadzącą do neurodegeneracji u dzieci. Wyniki sugerują, że mechanizm ten, znany jako ferroptoza, może również odgrywać znaczącą rolę w przypadku bardziej powszechnych chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera, choroba Parkinsona i choroba Huntingtona.
Odkrycie: Zabójcza mutacja w GPX4
Naukowcy z Helmholtz Monachium (Niemcy) skupili się na dysplazji kręgosłupa typu spondylometaphyseal (SSMD) (SSMD), chorobie genetycznej zidentyfikowanej po raz pierwszy w 1980 roku. Tylko w kilkudziesięciu udokumentowanych przypadkach na całym świecie SSMD powoduje poważne nieprawidłowości w mózgu i mózgu szkieletowym, często prowadzące do śmierci we wczesnym niemowlęctwie. Sekwencjonowanie genomu wykazało, że kluczową rolę w tej chorobie odgrywają mutacje w genie GPX4.
Dlaczego to ważne: Enzym GPX4 pełni rolę krytycznej obrony przed ferroptozą, formą zaprogramowanej śmierci komórki spowodowanej gromadzeniem się żelaza i uszkodzeniem oksydacyjnym błon komórkowych. Kiedy enzym przestaje działać z powodu mutacji, neurony stają się niezwykle wrażliwe.
Jak to działa: uszkodzona tarcza komórkowa
Badanie przeprowadzone na myszach i komórkach mózgowych hodowanych w laboratorium (organoidach) wykazało, że zmutowany enzym GPX4 traci zdolność do ochrony błon komórkowych. Według biologa komórkowego Marcusa Conrada enzym przypomina „deskę surfingową”, która ślizga się po błonach komórkowych, neutralizując toksyczne nadtlenki lipidów. Kiedy jednak mutuje, brakuje mu „płetwy”, przez co nie jest ona w stanie pełnić swojej funkcji ochronnej.
Naukowcy odkryli, że blokowanie ferroptozy związkami chemicznymi spowalnia śmierć neuronów zarówno u myszy, jak i komórek hodowanych w laboratorium. Sugeruje to, że ferroptoza to nie tylko efekt uboczny neurodegeneracji, ale siła napędowa, która za nią stoi.
Implikacje dla badań nad demencją
Tradycyjnie badania nad demencją skupiały się na złogach białkowych (blaszkach amyloidowych) w mózgu. Jednak badania te przesuwają uwagę na podstawowe uszkodzenia błon komórkowych, które wyzwalają proces zwyrodnieniowy. Wyniki sugerują, że stabilizacja błon komórkowych może być realną strategią terapeutyczną w przypadku demencji.
Demencja dziecięca, choć rzadka, pokazuje, jak neurodegeneracja może rozpocząć się we wczesnym wieku. Badania genomiczne powiązały ją z ponad 100 rzadkimi zaburzeniami genetycznymi. Badanie tych tragicznych przypadków dostarcza ważnych informacji na temat przebiegu neurodegeneracji.
Długa droga do zrozumienia
Conrad podkreśla, że to odkrycie wymagało prawie 14 lat badań, co podkreśla znaczenie długoterminowego finansowania nauk podstawowych i współpracy międzynarodowej. W badaniu podkreślono, że lepsze zrozumienie złożonych chorób, takich jak demencja, wymaga ciągłych wysiłków.
Podsumowując, badanie to rzuca światło na wcześniej nierozpoznany mechanizm śmierci komórek mózgowych, otwierając nowy kierunek zrozumienia i potencjalnych metod leczenia chorób neurodegeneracyjnych. Wiedza zdobyta podczas badania tej rzadkiej mutacji genetycznej może mieć dalekosiężne konsekwencje dla milionów ludzi cierpiących na demencję i inne choroby neurologiczne.
