Gdy mózg się broni, umysł cierpi

Złowieszcze priony są nam niezbędne do życia, a choroba Alzheimera to skutek obrony organizmu przed infekcjami? Najnowsze badania mogą wywrócić do góry nogami naszą wiedzę o funkcjonowaniu mózgu
Ostatnio pojawiło się kilka zaskakujących odkryć podważających wiele, wydawałoby się, ugruntowanych twierdzeń dotyczących przyczyn powstawania nieuleczalnych chorób neurodegeneracyjnych - Creutzfeldta-Jakoba i Alzheimera. Najpierw w "Nature Neuroscience" opublikowano wyniki badań nad prionami. Autorom udało się wyjaśnić zagadkę funkcji, jaką w organizmie spełniają te słynne białka. Później w tygodniku "Science" ukazały się dwa artykuły dotyczące mechanizmu przekształcania "dobrych" prionów w ich "złe" wersje. Wreszcie w czasopiśmie "PLoS One" znalazło się doniesienie, iż główny składnik blaszek amyloidowych odkładających się w mózgu osób dotkniętych chorobą Alzheimera może być białkiem niezbędnym dla ochrony mózgu przed infekcjami. 

Priony, nasi przyjaciele

Powszechne w naszych organizmach priony, których "zepsute" wersje zdolne są do "rozmnażania się" poprzez przemianę prawidłowych cząsteczek na swój obraz i podobieństwo, cieszą się wyjątkowo złą sławą. Na sam dźwięk słowa "priony" niemal automatycznie przed oczami pojawiają się wizje mózgów zamieniających się w gąbkę oraz toczących pianę z pyska oszalałych krów. Tylko częściowo słusznie. Choroba wściekłych krów oraz zagrażająca ludziom choroba Creutzfeldta-Jakoba (CJD) nie okazały się w ostatecznym rozrachunku tak groźne, jak się wcześniej obawiano. Na jej odzwierzęcą formę (vCJD) zmarły w Wielkiej Brytanii w latach 1995-2008 łącznie 164 osoby; z czego najwięcej - 22 - w roku 2000. Chociaż rola "zepsutych" prionów akurat w przypadku vCJD została dość dobrze udokumentowana, naukowcy wcale nie są zgodni co do tego, że to właśnie one są przyczyną większości chorób z grupy gąbczastych zwyrodnień mózgu.

Istotną przeszkodą w ostatecznym rozwiązaniu tej spornej kwestii był brak wyjaśnienia, jaką rolę odgrywają "zdrowe" priony. W opublikowanej w "Nature Neuroscience" pracy naukowcy z Niemiec, Szwajcarii i USA informują o odkryciu skutków, jakie przynosi wyłączenie produkcji prionów w komórkach nerwowych myszy. Pierwsze gryzonie ze "znokautowanym" (a więc trwale wyłączonym) genem odpowiedzialnym za produkcję prionów zostały wyhodowane dość dawno temu, bo w 1991 roku, jednak wydawało się, że brak osławionego białka w ich komórkach im nie szkodzi. Ba, czynił je nawet odpornymi na zakażenie "zepsutymi" prionami.

Kilkanaście lat później Adriano Aguzzi ze Szpitala Uniwersyteckiego w Zurychu postanowił przyjrzeć się zmienionym genetycznie myszom po raz wtóry - tym razem prowadząc obserwacje przez długi okres. Ku jego zaskoczeniu okazało się, że brak prionów powoduje zniszczenie osłonek mielinowych komórek nerwowych zlokalizowanych w nerwach obwodowych. Mielina pełni funkcję izolacji na komórkach nerwowych podczas przewodzenia przez nie impulsu elektrycznego. Dzięki niej impulsy płyną szybciej i bez zakłóceń.

Pierwsze objawy zaniku osłonki ujawniały się dopiero po 10-12 tygodniach; po upływie kolejnych 40 uszkodzenia były już bardzo rozległe. Rolę prionów w zapobieganiu tym zniszczeniom potwierdziło kolejne doświadczenie, w którym do neuronów "znokautowanych" myszy wprowadzono brakujące białka - u takich gryzoni rozpad mieliny nie postępował.

Udowodnienie ochronnej funkcji prionów w stosunku do neuronów to ważny krok do pełnego zrozumienia przyczyn wielu nieuleczalnych chorób związanych z degradacją mieliny, np. stwardnienia rozsianego. Ponownego przyjrzenia się będą też wymagały te terapie gąbczastych zwyrodnień mózgowych, które dziś wykorzystują leki bazujące na blokowaniu produkcji prionów.

W tygodniku "Science" ukazały się natomiast dwie prace, które próbują wyjaśnić, jak mogą powstawać "zepsute" priony. Jest już właściwie jasne, że w tej transformacji biorą także udział czynniki niebiałkowe. Co więcej, mogą one prawdopodobnie wpływać na selekcję różnych wariantów prionów w różnych rodzajach komórek. Ponieważ w jednej z cytowanych prac opublikowano także dużo prostszy niż dotąd przepis na uzyskiwanie "złych" prionów metodami inżynierii genetycznej oraz śledzenie ich losów w komórkach, jest prawie pewne, że badania nad prionami w najbliższych latach znacznie przyspieszą.

Beta-amyloid, nasz obrońca

Białko beta-amyloid jest głównym składnikiem tzw. blaszek starczych odkładających się w mózgach osób dotkniętych chorobą Alzheimera. Naukowcy długo byli przekonani, że beta-amyloid nie pełni żadnych istotnych funkcji w mózgu, będąc jedynie odpadem przemian metabolicznych zachodzących w komórkach. Wygląda jednak na to, że jest on ważnym składnikiem tzw. nieswoistej odpowiedzi odpornościowej, czyli pierwszej linii obrony organizmu przed szkodliwymi drobnoustrojami. Badacze z Massachusetts General Hospital przetestowali antybakteryjną aktywność beta-amyloidu i okazało się, że skutecznie hamuje on rozwój niektórych najgroźniejszych bakterii z rodzaju gronkowców i paciorkowców, a także groźnego drożdżaka Candida albicans.

Nie jest więc wykluczone, że zwiększenie odkładania płytek starczych w mózgu może być związane np. z lokalnym utrzymującym się lub przejściowym zakażaniem. Znane czynniki ryzyka zapadnięcia na chorobę Alzheimera, takie jak np. udar, czy fizyczne uszkodzenia głowy, mogą prawdopodobnie pociągać za sobą pobudzenie części nieswoistego układu odpornościowego, zwiększenie produkcji beta-amyloidu i powstanie stanu zapalnego. Jeden z autorów pracy, profesor neurologii z Harvard Medical School dodaje: "Teraz musimy ustalić, jakie czynniki szczególnie aktywują nasz układ odpornościowy, w miarę jak się starzejemy. Jeśli uda nam się też poznać, które z patogenów wywołują szczególnie silną reakcję naszego układu odpornościowego, być może będziemy mogli znaleźć sposoby, by jej zapobiegać bądź ją częściowo kontrolować - choćby przez szczepienia".

Więcej o: