Alzheimer unter Druck setzen

Alzheimer unter Druck setzen
Alzheimer unter Druck setzen
Anonim

Gehirnzellen, die einer Form des Amyloid-Beta-Proteins ausgesetzt sind, dem Molekül, das mit der Alzheimer-Krankheit in Verbindung steht, werden steifer und biegen sich weniger unter Druck, haben Forscher der UC Davis herausgefunden. Die Ergebnisse zeigen einen Mechanismus auf, durch den das Amyloid-Protein das Gehirn schädigt, eine Erkenntnis, die zu neuen Wegen führen könnte, Medikamente für Alzheimer und ähnliche Krankheiten zu untersuchen.

Die Forscher unter der Leitung von Gang-Yu Liu, Professor für Chemie, und Lee-Way Jin, außerordentlicher Professor für Pathologie und Forscher am UC Davis Alzheimer's Disease Center, verwendeten ein hochmodernes Mikroskop, um zu messen, wie Zellen auf körperlichen Druck reagieren.Ihre Ergebnisse werden diesen Monat in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Das Mikroskop, das sich in der Spectral Imaging Facility von UC Davis befindet, kombiniert ein Rasterkraftmikroskop und ein konfokales Mikroskop. Es ist eines von wenigen in den Vereinigten Staaten und eines der fortschrittlichsten seiner Art, sagte Liu.

Ein Rasterkraftmikroskop verwendet eine feine Nadel, um die Merkmale einer Oberfläche mit exquisiter Auflösung und Präzision zu visualisieren; Es wird häufiger in den Materialwissenschaften als in der Zellbiologie verwendet. Ein konfokales Mikroskop kann lebende Zellen in Kulturmedien und in drei Dimensionen betrachten.

Das Team platzierte eine Glasmikroperle auf der Spitze der AFM-Nadel und drückte damit auf lebende Zellen. Indem sie die Kräfte maßen, die erforderlich waren, um die Zelle unter die Perle zu drücken, konnten sie die Steifheit sowohl der Zellmembran als auch des Zellinh alts berechnen.

"Dies ist eine einfache Methode, um die Steifheit einer Zelle zu messen - wie das Herunterdrücken einer Feder", sagte Liu.

Amyloid-beta-Peptid wird in verschlungenen Fibrillen und Plaques im Gehirn von Alzheimer-Patienten gefunden und gilt als Ursache der Krankheit und ähnlicher Zustände, wie z. B. des „Rinderwahnsinns“. Es kann in verschiedenen Formen vorliegen: als einzelne Peptideinheiten (Monomere); als kurze Peptidketten (Oligomere); und als Fibrillen.

Liu und Jin setzten kultivierte Neuronen (Gehirnzellen) den drei verschiedenen Arten von Amyloid aus und maßen ihre Reaktion auf Druck. Sie fanden heraus, dass die Zwischenform, das Oligomer, die größte Wirkung bei der Versteifung der Zellen hatte.

Aus den Messungen schlossen Liu und Jin, dass sich die Amyloid-Oligomere wahrscheinlich in die Zellmembran einfügen und deren Eigenschaften verändern. Einige der Moleküle passieren die Membran vollständig und beeinflussen das Netzwerk von Proteinen, das ein "Skelett" innerhalb der Zelle bildet.

Sie fanden auch heraus, dass bei der Behandlung der Zellen mit Amyloid-Oligomeren andere Ionen in die Zelle strömten, was anzeigte, dass die Funktion der Membran geschädigt war.

Der "Squeeze"-Test könnte als Screening-Methode für potenzielle Medikamente gegen Alzheimer und andere Krankheiten verwendet werden, prognostizierten Liu und Jin.

Normale Gehirnzellen sind die "matschigsten" unter den Zelltypen, die sie mit der Technik getestet haben, sagte Liu. Die Zellen verformen sich leicht unter Druck, erholen sich aber wieder. Am anderen Ende der Skala sind Hautzellen (Keratinozyten) sehr steif und druckfest, zerbrechen aber unter Belastung.

Weitere Co-Autoren der Veröffentlichung sind die Postdoktoranden Hyun-seok Hong und Valentin Lulevich sowie der Doktorand Christopher Zimmer.

Die Forschung wurde durch Zuschüsse der National Institutes of He alth und Pilotzuschüsse der UC Davis und des UC Davis Alzheimers Disease Center finanziert. Das konfokale AFM-Mikroskop wurde Ende 2005 mit Unterstützung der National Science Foundation erworben.

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