Kalsium otak yang 'terlalu banyak' dapat menyebabkan Parkinson
Wawasan dari studi baru - oleh University of Cambridge di Inggris Raya - tentang peran kalsium dalam mekanisme pensinyalan sel otak membawa kita lebih dekat untuk memahami penyebab penyakit Parkinson.
Adanya deposit protein beracun, atau badan Lewy, di dalam sel otak adalah ciri khas penyakit Parkinson.
Endapan tersebut mengandung kelompok alpha-synuclein dan protein lain yang telah terlipat menjadi bentuk yang salah.
Studi baru - sekarang diterbitkan di jurnal Nature Communications - menunjukkan bahwa kalsium mempengaruhi cara alfa-sinuklein berikatan dengan vesikula sinaptik.
Vesikel sinaptik adalah kompartemen kecil di terminal saraf yang menahan neurotransmiter, atau pembawa pesan kimiawi, yang membawa sinyal antar sel otak.
“Ada keseimbangan yang baik,” kata rekan penulis pertama Dr. Amberley Stephens, peneliti pascadoktoral dalam ilmu saraf molekuler di University of Cambridge, “kalsium dan alpha-synuclein di dalam sel, dan ketika ada terlalu banyak satu atau yang lain, keseimbangan berujung dan agregasi dimulai, yang mengarah ke penyakit Parkinson. "
Alpha-synuclein normal vs. abnormal
Di seluruh dunia, ada lebih dari 10 juta orang yang hidup dengan penyakit Parkinson, termasuk sekitar 1 juta di Amerika Serikat. Pada penyakit Parkinson, terjadi kerusakan progresif sel-sel otak yang menghasilkan neurotransmitter yang disebut dopamin, yang penting untuk mengendalikan gerakan.
Oleh karena itu, seiring dengan perkembangan penyakit, gejala-gejala yang timbul seperti lambatnya gerakan, kaku, gemetar, serta koordinasi dan keseimbangan terganggu.
Studi yang lebih baru mengungkapkan bahwa Parkinson juga memengaruhi sel-sel otak yang tidak menghasilkan dopamin, yang mungkin menjelaskan mengapa beberapa gejala tidak terkait dengan gerakan.
Meskipun kelompok abnormal alpha-synuclein - protein kecil yang hanya terdiri dari 140 asam amino - merupakan elemen utama dari badan Lewy yang terdapat pada penyakit Parkinson, bentuk normalnya tampaknya diperlukan untuk sejumlah fungsi sel otak.
Namun, selain mengetahui bahwa protein entah bagaimana berinteraksi dengan vesikula sinaptik untuk memastikan kelancaran pengangkutan molekul melintasi sinaps - atau celah antara terminal saraf dan sel berikutnya - kita hanya tahu sedikit tentang mekanisme yang mendasarinya.
Alpha-synuclein bertindak 'seperti sensor kalsium'
“Alpha-synuclein,” catat penulis studi senior Dr. Gabriele Kaminski Schierle, dari Departemen Teknik Kimia dan Bioteknologi di Universitas Cambridge, “adalah protein yang sangat kecil dengan struktur yang sangat sedikit, dan ia perlu berinteraksi dengan protein lain atau struktur agar menjadi fungsional, yang membuatnya sulit untuk dipelajari. "
Kemajuan teknologi mikroskop membuat para peneliti sekarang dapat mengamati apa yang terjadi di dalam sel.
Dr. Kaminski Schierle dan rekannya menggunakan "mikroskop resolusi-super" dan "vesikel sinaptik terisolasi" untuk memeriksa perilaku rinci alpha-synuclein.
Mereka menemukan bahwa ketika tingkat kalsium dalam sel meningkat, alpha-synuclein mengikat vesikel di lebih dari satu titik, yang menyebabkan vesikel mengelompok.
“Kami pikir,” jelas salah satu penulis pertama Dr. Janin Lautenschläger, juga dari Departemen Teknik Kimia dan Bioteknologi, “bahwa alpha-synuclein hampir seperti sensor kalsium.”
"Di hadapan kalsium," lanjutnya, "ia mengubah strukturnya dan bagaimana ia berinteraksi dengan lingkungannya, yang kemungkinan besar sangat penting untuk fungsi normalnya."
Keseimbangan yang rumit
Para penulis mengusulkan bahwa kelompok abnormal alpha-synuclein terbentuk ketika keseimbangan antara protein dan kalsium terganggu. Mereka menyarankan sejumlah hal yang mungkin menyebabkan ketidakseimbangan tersebut, seperti:
- terkait usia memperlambat penghapusan kelebihan protein
- penggandaan produksi alpha-synuclein karena duplikasi gen
- kadar kalsium yang lebih tinggi dalam sel otak yang rentan terhadap Parkinson
- ketidakmampuan untuk menahan kalsium secara efektif dalam sel yang sensitif terhadap Parkinson
Pemahaman yang lebih rinci tentang bagaimana alpha-synuclein berperilaku baik dalam kesehatan dan penyakit harus mengarah pada obat baru yang sangat dibutuhkan untuk penyakit Parkinson, para penulis menyimpulkan.
Mereka juga mencatat bahwa obat yang memblokir saluran kalsium pada penyakit jantung mungkin "terbukti menjadi kandidat yang berharga untuk melawan [penyakit Parkinson] dengan menurunkan beban kalsium intraseluler".
Ini adalah pertama kalinya kami melihat bahwa kalsium mempengaruhi cara alpha-synuclein berinteraksi dengan vesikel sinaptik.
Dr. Janin Lautenschläger
