W przełomowym odkryciu opublikowanym w czasopiśmie Neuronnaukowcy podważyli długo utrzymywane przekonanie na temat pochodzenia choroby Parkinsona, rzucając nowe światło na tę wyniszczającą chorobę neurologiczną. Ich badania sugerują, że nieprawidłowe działanie synaps – maleńkich szczelin umożliwiających neuronom komunikację między sobą – może być przyczyną choroby Parkinsona. To odkrycie otwiera obiecujące nowe możliwości potencjalnych terapii, które mogłyby znacząco wpłynąć na życie osób dotkniętych tą chorobą.

Choroba Parkinsona, szeroko rozpowszechniona choroba neurodegeneracyjna, dotyka od 1% do 2% światowej populacji. Charakteryzuje się szeregiem objawów motorycznych, w tym drżeniem spoczynkowym, sztywnością i spowolnieniem ruchu. Objawy te wynikają ze stopniowej utraty neuronów dopaminergicznych w określonym obszarze mózgu zwanym istotą czarną pars Compacta (SNc).

Choroba Parkinsona od dawna stanowi złożoną zagadkę do rozwiązania dla badaczy. Jej dokładna przyczyna pozostaje niejasna, chociaż wydaje się, że pewną rolę odgrywają czynniki genetyczne, wpływy środowiska i starzenie się. Wiadomo, że kluczową rolę w chorobie odgrywają neurony dopaminergiczne, które wytwarzają dopaminę, kluczowy neuroprzekaźnik.

Tradycyjnie powszechnie uznawano, że śmierć neuronów dopaminergicznych jest początkowym zdarzeniem w rozwoju choroby Parkinsona. Jednak to nowe badanie podważa to przekonanie, sugerując, że dysfunkcja synaps tych neuronów może poprzedzać ich zwyrodnienie.

Zainteresowanie tym konkretnym kierunkiem badań wzbudził niezwykły przypadek dwóch sióstr, obie genetycznie predysponowane do choroby Parkinsona z powodu mutacji w genie PINK1. U jednej siostry zdiagnozowano chorobę w wieku 16 lat, u drugiej w wieku 48 lat.

„Napotkaliśmy dwie siostry chore na chorobę Parkinsona, których początek choroby dzielił 30 lat od siebie, i próbowaliśmy wyjaśnić tę rozbieżność, badając ich geny” – wyjaśnił Dimitri Krainc, kierownik neurologii w Northwestern University Feinberg School of Medicine i dyrektor Simpson Querrey Center for Neurogenetics, który kierował badaniem.

Odkryli, że siostra zdiagnozowana w wieku 16 lat nie tylko miała mutację PINK1, ale także częściową utratę genu parkiny. To odkrycie skłoniło naukowców do zastanowienia się, czy parkina odgrywa wcześniej nieznaną rolę w tej chorobie.

„Aby wywołać chorobę Parkinsona, musi nastąpić całkowita utrata parkiny. Dlaczego więc siostra, która utraciła jedynie częściową postać parkinizmu, zachorowała ponad 30 lat wcześniej?” – powiedział Krainc.

Zarówno PINK1, jak i parkina biorą udział w procesie „recyklingu” mitochondriów, które są stare lub przepracowane. Dysfunkcyjne mitochondria, jeśli nie są kontrolowane, mogą powodować dysfunkcję komórkową. Ten proces recyklingu starych mitochondriów nazywa się mitofagią. U osób z mutacjami w obu kopiach genu PINK1 lub genu parkiny może rozwinąć się choroba Parkinsona z powodu nieskutecznej mitofagii.

Do przeprowadzenia badania naukowcy wykorzystali neurony śródmózgowia pochodzące od pacjentów, co ma kluczowe znaczenie, ponieważ neurony dopaminowe myszy i człowieka mają odmienne cechy fizjologiczne, przez co ustalenia uzyskane w modelach mysich nie mają bezpośredniego zastosowania u ludzi.

W trakcie swoich badań naukowcy odkryli, że parkina pełni jeszcze inną kluczową rolę, która była wcześniej nieznana. Oprócz funkcji recyklingu parkina działa na innej ścieżce w obrębie zakończenia synaptycznego. Szlak ten, niezwiązany z mitofagią, obejmuje regulację uwalniania dopaminy.

Kluczowym wnioskiem dla przeciętnego człowieka jest to, że choroba Parkinsona niekoniecznie zaczyna się wraz ze śmiercią neuronów. Zamiast tego zaczyna się od nieprawidłowego funkcjonowania synaps – węzłów komunikacyjnych, w których neurony wymieniają istotne informacje. Według Krainca odkrycia wskazują, że „choroba Parkinsona zaczyna się od dysfunkcji synaps na długo przed tym, zanim neurony zaczną się degenerować”.

Odkrycie to jest istotne, ponieważ sugeruje, że ukierunkowanie na dysfunkcyjne synapsy może stanowić nową strategię terapeutyczną w leczeniu choroby Parkinsona. Interweniując, zanim nastąpi degeneracja neuronów, możemy mieć większe szanse na skuteczne opanowanie lub nawet zapobieganie wyniszczającym skutkom choroby Parkinsona.

Chociaż badanie daje nową nadzieję, Krainc podkreślił, że istnieją zastrzeżenia i pytania, którymi nadal należy się zająć. Przestrzegł: „Musimy znaleźć sposób na jak najwcześniejsze leczenie takich dysfunkcji synaptycznych”. Innymi słowy, droga do praktycznej terapii opartej na tym odkryciu jest wciąż w toku i potrzebne są dalsze badania, aby określić skuteczne strategie.

Niemniej jednak implikacje tych badań są głębokie. Podkreśla znaczenie zrozumienia podłoża genetycznego choroby Parkinsona u poszczególnych pacjentów. Krainc radził: „Ważne jest badanie genów każdego pacjenta chorego na chorobę Parkinsona, ponieważ znajomość podłoża genetycznego choroby pomaga w opracowaniu strategii terapeutycznych”.

Autorami badania „Mutacja parkinowa związana z chorobą Parkinsona zakłóca recykling pęcherzyków synaptycznych w ludzkich neuronach dopaminergicznych” są: Pingping Song, Wesley Peng, Veronique Sauve, Rayan Fakih, Zhong Xie, Daniel Ysselstein, Talia Krainc, Yvette C. Wong, Niccolò E. Mencacci, Jeffrey N. Savas, D. James Surmeier, Kalle Gehring i Dimitri Krainc.