Peningkatan metabolisme di hipokampus menunjukkan tanda awal penyakit Alzheimer

ringkasan: Para peneliti mengungkapkan tahap awal yang mengejutkan dalam perkembangan penyakit Alzheimer: peningkatan metabolisme di hipokampus. Mempelajari tikus yang meniru penyakit Alzheimer pada manusia, mereka mengamati peningkatan metabolisme mitokondria yang diikuti dengan gangguan sinaptik akibat gangguan daur ulang sel.

Temuan ini, yang mendahului pembentukan plak otak yang khas, menunjukkan bahwa perubahan metabolik dapat berfungsi sebagai penanda diagnostik awal. Penemuan ini dapat membuka jalan bagi intervensi yang tepat waktu, dengan menggunakan obat penghambat yang baru muncul.

Fakta-fakta kunci:

1. Tanda awal penyakit Alzheimer adalah peningkatan metabolisme di hipokampus otak.
2. Sebelum plak penyakit Alzheimer muncul di otak, ada perubahan metabolisme yang nyata.
3. Cacat dalam daur ulang sel, yang dikenal sebagai autophagy, memainkan peran penting dalam perkembangan awal penyakit Alzheimer, yang menyebabkan perubahan sinapsis.

sumber: Institut Karolinska

Para peneliti dari Karolinska Institutet melaporkan dalam penelitian yang dipublikasikan di jurnal tersebut Psikiatri molekuler. Penemuan ini membuka pintu bagi metode baru yang potensial untuk melakukan intervensi dini.

Penyakit Alzheimer adalah bentuk demensia yang paling umum dan menyerang sekitar 20.000 orang di Swedia setiap tahunnya. Para peneliti kini menunjukkan bahwa peningkatan metabolisme di mitokondria, pembangkit listrik seluler, merupakan indikator awal penyakit ini.

Tim di balik penelitian ini menggunakan tikus yang mengembangkan patologi penyakit Alzheimer dengan cara yang mirip dengan manusia. Peningkatan metabolisme pada tikus muda diikuti oleh perubahan sinaptik yang disebabkan oleh terganggunya sistem daur ulang seluler (proses yang dikenal sebagai autophagy), sebuah temuan yang menghasilkan Hadiah Nobel bidang Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 2016.

Setelah beberapa saat, laju metabolisme di otak Alzheimer biasanya menurun, yang berkontribusi terhadap kerusakan sinapsis. Para peneliti juga memperhatikan hal ini pada tikus yang lebih tua, yang menderita penyakit ini lebih lama.

“Penyakit ini mulai berkembang 20 tahun sebelum gejalanya muncul, jadi penting untuk mendeteksinya sejak dini – terutama mengingat obat penekan yang mulai tersedia,” kata Per Nilsson, profesor di Departemen Neurobiologi dan Perawatan dan Ilmu Komunitas. Institut Karolinska. “Perubahan metabolisme dapat menjadi faktor diagnostik dalam hal ini.”

Maria Ancarcrona, seorang profesor di departemen yang sama, melanjutkan:

Menariknya, perubahan metabolisme dapat dilihat sebelum karakteristik plak tidak larut menumpuk di otak. Keseimbangan energi yang berbeda ini konsisten dengan apa yang kami lihat pada gambar otak Alzheimer, namun kami kini telah mendeteksi perubahan ini pada tahap awal.

Penelitian ini dilakukan dalam kemitraan erat antara kedua kelompok peneliti, saat mereka menganalisis bagian otak tikus yang disebut hipokampus, sebuah struktur yang memainkan peran penting dalam memori jangka pendek dan terpengaruh pada awal proses patologis.

Dengan menerapkan teknologi pengurutan RNA untuk mengidentifikasi gen yang aktif dalam sel hipokampus selama berbagai tahap penyakit, para peneliti menemukan bahwa salah satu tahap awal penyakit ini adalah peningkatan metabolisme mitokondria.

Para peneliti mempelajari perubahan yang kemudian muncul di sinapsis antara sel-sel saraf di otak menggunakan mikroskop elektron dan teknik lainnya, dan menemukan bahwa vesikel yang disebut autofagosom, tempat protein yang dikonsumsi dipecah dan komponennya dimetabolisme, telah terakumulasi di sinapsis, mengganggu. akses ke Fungsionalitas. Protein.

Para peneliti sekarang akan mempelajari peran mitokondria dan autophagy dalam perkembangan penyakit Alzheimer secara lebih rinci – misalnya, pada tikus yang penyakitnya memberikan model otak Alzheimer yang lebih baik.

“Temuan ini menyoroti pentingnya menjaga fungsi mitokondria dan metabolisme protein normal,” kata Dr. Nelson. “Mulai sekarang, kami dapat melakukan tes pada tikus untuk melihat apakah molekul baru yang menstabilkan fungsi mitokondria dan autophagy dapat menunda penyakit ini.”

Pembiayaan: Penelitian ini didanai oleh hibah dari Dewan Penelitian Swedia, Yayasan Alzheimer Swedia, Dana Otak Swedia dan melalui sumbangan pribadi. Para peneliti menyatakan tidak ada konflik kepentingan.

Tentang berita penelitian penyakit Alzheimer

pengarang: Beruang Nelson
sumber: Institut Karolinska
komunikasi: Per Nilsson – Institut Karolinska
gambar: Gambar dikreditkan ke Berita Neuroscience

Pencarian asli: Akses terbuka.
“Hipermetabolisme mitokondria mendahului disfungsi autophagic dan disregulasi sinaptik pada model tikus penyakit Alzheimer“Oleh Per Nelson dkk. Psikiatri molekuler

ringkasan

Hipermetabolisme mitokondria mendahului disfungsi autophagic dan disregulasi sinaptik pada model tikus penyakit Alzheimer

Akumulasi amiloid beta peptida (Aβ) merupakan pemicu penyakit Alzheimer (AD). protein prekursor amiloid (program) model tikus knockout merekapitulasi patologi Aβ yang terkait dengan AD, memungkinkan penjelasan efek hilir dari akumulasi Aβ dan manifestasi temporalnya terhadap perkembangan penyakit.

Di sini kami menyelidiki timbulnya penyakit mirip Alzheimer secara berurutan program^NL-F Dan program^NL-GF Tikus dibasmi dengan menganalisis transkriptom temporal hipokampus, wilayah yang terkena dampak parah pada AD. Anehnya, metabolisme energi muncul sebagai salah satu jalur yang paling berubah pada tahap awal patologi.

Eksperimen fungsional di mitokondria diisolasi dari hipokampus keduanya program^NL-F Dan program^NL-GF Tikus mengkonfirmasi peningkatan regulasi fosforilasi oksidatif yang didorong oleh aktivitas kompleks mitokondria I, IV, dan V, terkait dengan kerentanan yang lebih tinggi terhadap kerusakan oksidatif dan kalsium.²⁺-Kelebihan muatan. Ketika patologi meningkat, otak beralih ke keadaan hipometabolisme dengan berkurangnya jumlah mitokondria di terminal prasinaps.

Tikus tahap akhir ini juga menunjukkan zona presinaptik yang membesar terkait dengan akumulasi abnormal vesikel sinaptik dan autofagosom, yang pada akhirnya menyebabkan gangguan autofagi lokal di sinapsis.

Singkatnya, kami melaporkan bahwa ada jalur yang diinduksi Aβ program Model tikus knockout merekapitulasi patologi utama yang diamati pada otak Alzheimer, dan data kami di sini menambahkan pemahaman komprehensif tentang patologi termasuk metabolisme dan sinapsis yang tidak teratur serta manifestasinya pada waktunya untuk menemukan pendekatan terapi baru untuk penyakit Alzheimer.