มีคนกล่าวไว้ว่าความเครียดเพียงเล็กน้อยอาจส่งผลดีต่อคุณ ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้แสดงให้เห็นว่าสิ่งเดียวกันอาจเป็นจริงสำหรับเซลล์ โดยได้ค้นพบกลไกที่ค้นพบใหม่ซึ่งอาจช่วยป้องกันการสร้างโปรตีนพันกันที่มักพบในภาวะสมองเสื่อม
ลักษณะเฉพาะของโรคต่างๆ เช่น อัลไซเมอร์และพาร์กินสัน หรือที่เรียกรวมกันว่าโรคทางระบบประสาท คือ การสะสมของโปรตีนที่บิดเบี้ยว โปรตีนเหล่านี้ เช่น อะไมลอยด์และเทาในโรคอัลไซเมอร์ ก่อตัวเป็น ‘มวลรวม’ ที่อาจทำให้เซลล์ประสาทในสมองเสียหายอย่างถาวร
การพับโปรตีนเป็นกระบวนการปกติในร่างกาย และในคนที่มีสุขภาพดี เซลล์ต่างๆ จะดำเนินการควบคุมคุณภาพรูปแบบหนึ่งเพื่อให้แน่ใจว่าโปรตีนถูกพับอย่างถูกต้องและโปรตีนที่พับผิดจะถูกทำลาย แต่ในโรคทางระบบประสาท ระบบนี้จะบกพร่อง ซึ่งอาจส่งผลร้ายแรง
เมื่อประชากรทั่วโลกมีอายุมากขึ้น ผู้คนจำนวนมากขึ้นได้รับการวินิจฉัยว่าเป็นโรคสมองเสื่อม ทำให้การค้นหายาที่มีประสิทธิภาพมีความเร่งด่วนมากขึ้น อย่างไรก็ตาม ความคืบหน้าเป็นไปอย่างช้าๆ โดยยังไม่มียาที่สามารถป้องกันหรือขจัดการสะสมของมวลรวมได้
ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวันนี้ใน Nature Communications ทีมที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์จากสถาบันวิจัยภาวะสมองเสื่อมแห่งสหราชอาณาจักร มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ได้ระบุกลไกใหม่ที่ดูเหมือนจะย้อนกลับการสะสมของมวลรวม ไม่ใช่โดยการกำจัดให้หมดไป แต่โดย ‘พับ’ พวกเขา
ดร.เอ็ดเวิร์ด อาเวซอฟ จากสถาบันวิจัยภาวะสมองเสื่อมแห่งสหราชอาณาจักร แห่งสหราชอาณาจักร อธิบายว่า เช่นเดียวกับเมื่อเราเครียดจากภาระงานหนัก เซลล์ก็สามารถ ‘เครียด’ ได้เช่นกัน หากถูกเรียกร้องให้ผลิตโปรตีนจำนวนมาก แห่งเคมบริดจ์.
“มีหลายสาเหตุที่อาจเป็นเช่นนี้ ตัวอย่างเช่น เมื่อพวกมันผลิตแอนติบอดีเพื่อตอบสนองต่อการติดเชื้อ เรามุ่งเน้นไปที่การเน้นส่วนประกอบของเซลล์ที่เรียกว่าเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัม ซึ่งมีหน้าที่ในการผลิตประมาณหนึ่งในสามของโปรตีนของเรา – และสันนิษฐานว่าความเครียดนี้อาจทำให้เกิดการคลาดเคลื่อนได้”
เอนโดพลาสมิกเรติคูลัม (ER) เป็นโครงสร้างเมมเบรนที่พบในเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม มันทำหน้าที่สำคัญหลายอย่าง รวมถึงการสังเคราะห์ การพับ การดัดแปลง และการขนส่งโปรตีนที่จำเป็นบนพื้นผิวหรือภายนอกเซลล์ ดร. Avezov และเพื่อนร่วมงานตั้งสมมติฐานว่าการเน้นที่ ER อาจนำไปสู่การบิดเบือนและการรวมตัวของโปรตีนโดยลดความสามารถในการทำงานอย่างถูกต้อง นำไปสู่การรวมกลุ่มที่เพิ่มขึ้น
พวกเขาประหลาดใจที่พบว่าสิ่งที่ตรงกันข้ามคือความจริง
“เรารู้สึกประหลาดใจที่พบว่าการเน้นที่เซลล์จริง ๆ แล้วกำจัดมวลรวม – ไม่ใช่โดยการทำให้พวกมันเสื่อมโทรมหรือกำจัดพวกมันออก แต่โดยการคลี่คลายมวลรวม อาจทำให้พวกมันสามารถจัดเรียงใหม่ได้อย่างถูกต้อง” ดร. อาเวซอฟกล่าว
“ถ้าเราสามารถหาวิธีปลุกกลไกนี้โดยไม่ทำให้เซลล์เครียด ซึ่งอาจทำให้เกิดความเสียหายมากกว่าผลดี เราก็สามารถหาวิธีรักษาภาวะสมองเสื่อมได้”
ส่วนประกอบหลักของกลไกนี้ดูเหมือนจะเป็นหนึ่งในโปรตีนประเภทหนึ่งที่เรียกว่าโปรตีนช็อตด้วยความร้อน (HSPs) ซึ่งสร้างขึ้นเมื่อเซลล์สัมผัสกับอุณหภูมิที่สูงกว่าอุณหภูมิการเติบโตปกติ และตอบสนองต่อความเครียด
ดร. Avezov คาดการณ์ว่าสิ่งนี้อาจช่วยอธิบายข้อสังเกตที่ผิดปกติอย่างหนึ่งในด้านการวิจัยภาวะสมองเสื่อมได้ “เมื่อเร็ว ๆ นี้มีการศึกษาเกี่ยวกับผู้คนในประเทศแถบสแกนดิเนเวียที่ใช้ห้องซาวน่าเป็นประจำ ซึ่งบ่งชี้ว่าพวกเขาอาจมีความเสี่ยงที่จะเป็นโรคสมองเสื่อมน้อยลง คำอธิบายที่เป็นไปได้ประการหนึ่งสำหรับเรื่องนี้ก็คือ ความเครียดที่ไม่รุนแรงนี้กระตุ้นกิจกรรมของ HSP ที่สูงขึ้น ช่วยแก้ไขโปรตีนที่พันกันให้ถูกต้อง”
ปัจจัยหนึ่งที่ขัดขวางการวิจัยในสาขานี้ก่อนหน้านี้คือการไม่สามารถเห็นภาพกระบวนการเหล่านี้ในเซลล์ที่มีชีวิต ทีมงานได้ทำงานร่วมกับทีมจากมหาวิทยาลัยแห่งรัฐเพนซิลวาเนียและมหาวิทยาลัย Algarve ได้พัฒนาเทคนิคที่ช่วยให้พวกเขาสามารถตรวจจับการบิดเบือนของโปรตีนในเซลล์ที่มีชีวิต โดยอาศัยการวัดรูปแบบแสงของสารเคมีเรืองแสงในช่วงนาโนวินาที – หนึ่งในพันล้านวินาที
“เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่การวัดอายุการเรืองแสงของโพรบของเราในระดับนาโนวินาทีภายใต้กล้องจุลทรรศน์ที่ขับเคลื่อนด้วยเลเซอร์ทำให้มวลรวมที่มองไม่เห็นภายในเซลล์ชัดเจน” ศาสตราจารย์เอดูอาร์โดเมโลหนึ่งในผู้เขียนชั้นนำจากมหาวิทยาลัยอัลการ์ฟประเทศโปรตุเกสกล่าว
งานวิจัยนี้ได้รับการสนับสนุนจาก UK Dementia Research Institute ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจาก Medical Research Council, Alzheimer’s Society และ Alzheimer’s Research UK รวมทั้งมูลนิธิ Portuguese Foundation for Science and Technology
อ้างอิง
Melo, EP, et al. การแยกตัวของโปรตีนที่เกิดจากความเครียดในเอนโดพลาสมิกเรติคิวลัมที่เร่งปฏิกิริยาโดย BiP การสื่อสารธรรมชาติ; 6 พฤษภาคม 2565; ดอย: 10.1038/s41467-022-30238-2
