การเสริมสร้างไมโตคอนเดรียช่วยย้อนกลับการสะสมโปรตีนในวัยชราและโรคอัลไซเมอร์

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าลักษณะเด่นของโรคอัลไซเมอร์และโรคระบบประสาทเสื่อมอื่นๆ ส่วนใหญ่คือการก่อตัวของโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำรวมตัวอยู่ในสมอง แม้แต่ในช่วงวัยชราตามปกติโดยไม่มีโรค โปรตีนที่ไม่ละลายน้ำก็ยังคงสะสมอยู่

จนถึงปัจจุบัน แนวทางการรักษาโรคอัลไซเมอร์ไม่ได้เน้นที่โปรตีนที่ไม่ละลายน้ำซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทั่วไป แต่เน้นที่โปรตีนที่ไม่ละลายน้ำหนึ่งหรือสองชนิด เมื่อไม่นานนี้ นักวิจัยจาก Buck Institute ได้ทำการศึกษาอย่างเป็นระบบในหนอน ซึ่งได้วาดภาพที่ซับซ้อนของความสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำในโรคระบบประสาทเสื่อมและวัยชรา นอกจากนี้ งานวิจัยดังกล่าวยังแสดงให้เห็นการแทรกแซงที่สามารถย้อนกลับผลกระทบที่เป็นพิษของการรวมกลุ่มกันโดยการปรับปรุงสุขภาพของไมโตคอนเดรีย

“ผลการวิจัยของเราบ่งชี้ว่าการกำหนดเป้าหมายโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำอาจเป็นกลยุทธ์ในการป้องกันและรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุหลายชนิด” ดร. เอ็ดเวิร์ด แอนเดอร์ตัน นักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องทดลองของกอร์ดอน ลิธโกว์ และหนึ่งในผู้เขียนคนแรกของผลการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร GeroScienceกล่าว

“การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าการรักษาไมโตคอนเดรียให้มีสุขภาพดีสามารถต่อสู้กับการรวมตัวของโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับทั้งการแก่ชราและโรคอัลไซเมอร์ได้อย่างไร” ดร. มานิช ชาโมลี นักวิจัยหลังปริญญาเอกในห้องปฏิบัติการของกอร์ดอน ลิธโกว์และจูลี แอนเดอร์เซน และหนึ่งในผู้เขียนคนแรกของการศึกษากล่าว “การปรับปรุงสุขภาพของไมโตคอนเดรียอาจช่วยชะลอหรือย้อนกลับผลกระทบที่เป็นอันตรายเหล่านี้ได้ ซึ่งถือเป็นวิธีใหม่ในการรักษาทั้งการแก่ชราและโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ”

ผลลัพธ์สนับสนุนสมมติฐานทางผู้สูงอายุ

ความเชื่อมโยงอันแน่นแฟ้นระหว่างโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำซึ่งเป็นสาเหตุของการแก่ก่อนวัยและโรคภัยไข้เจ็บยังสนับสนุนภาพรวมที่กว้างขึ้นว่าการแก่ก่อนวัยและโรคภัยไข้เจ็บที่เกี่ยวข้องเกิดขึ้นได้อย่างไร

“เราขอโต้แย้งว่างานวิจัยนี้สนับสนุนสมมติฐานของผู้สูงอายุที่ว่ามีเส้นทางร่วมกันที่นำไปสู่โรคอัลไซเมอร์และการแก่ชรา การแก่ชราทำให้เกิดโรค แต่ปัจจัยที่นำไปสู่โรคเกิดขึ้นตั้งแต่เนิ่นๆ” ดร. กอร์ดอน ลิธโกว์ ศาสตราจารย์บัค รองอธิการบดีฝ่ายวิชาการและผู้เขียนอาวุโสของการศึกษากล่าว

ลิธโกว์กล่าวว่าข้อเท็จจริงที่ว่าทีมวิจัยพบโปรตีโอมที่ไม่ละลายน้ำซึ่งมีโปรตีนจำนวนมากซึ่งไม่เคยได้รับการพิจารณามาก่อนนั้นสร้างเป้าหมายใหม่สำหรับการวิจัย "ในบางแง่ มันทำให้เกิดคำถามว่าเราควรดูว่าโรคอัลไซเมอร์ในคนหนุ่มสาวมีลักษณะอย่างไรหรือไม่" เขากล่าว

เหนือกว่าอะไมลอยด์และทาว

งานวิจัยเกี่ยวกับโรคอัลไซเมอร์ส่วนใหญ่ในปัจจุบันเน้นที่การสะสมของโปรตีน 2 ชนิด ได้แก่ อะไมลอยด์เบตาและทาว แต่แอนเดอร์ตันกล่าวว่าโปรตีนที่รวมตัวกันไม่ละลายน้ำเหล่านี้มีโปรตีนชนิดอื่นอีกหลายพันชนิด และยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัดว่าโปรตีนเหล่านี้มีบทบาทอย่างไรในโรคอัลไซเมอร์ นอกจากนี้ ห้องปฏิบัติการของเขาและคนอื่นๆ ได้สังเกตเห็นว่าโปรตีนที่ไม่ละลายน้ำยังสะสมตัวระหว่างกระบวนการชราภาพตามปกติโดยไม่เกิดโรค โปรตีนที่ไม่ละลายน้ำเหล่านี้จากสัตว์ที่อายุมากขึ้น เมื่อผสมกับอะไมลอยด์เบตาในหลอดทดลอง จะทำให้การรวมตัวของอะไมลอยด์เร็วขึ้น

ทีมวิจัยได้ตั้งคำถามกับตัวเองว่าอะไรคือความเชื่อมโยงระหว่างการสะสมของโปรตีนอัลไซเมอร์และการแก่ชราโดยไม่มีโรคนี้ โดยเน้นที่โปรตีนเบต้าอะไมลอยด์ พวกเขาใช้สายพันธุ์ของหนอนขนาดเล็ก Caenorhabditis elegans ซึ่งใช้ในการวิจัยเกี่ยวกับการแก่ชรามาอย่างยาวนาน ซึ่งได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตโปรตีนอะไมลอยด์ของมนุษย์

แอนเดอร์ตันกล่าวว่าทีมวิจัยสงสัยว่าโปรตีนเบตาอะไมลอยด์อาจทำให้เกิดการไม่ละลายน้ำในระดับหนึ่งในโปรตีนชนิดอื่น "เราพบว่าโปรตีนเบตาอะไมลอยด์ทำให้เกิดการไม่ละลายน้ำอย่างรุนแรง แม้แต่ในสัตว์ที่ยังอายุน้อยมาก" แอนเดอร์ตันกล่าว พวกเขาพบว่ามีโปรตีนกลุ่มย่อยที่ดูเหมือนจะเสี่ยงต่อการไม่ละลายน้ำมาก ซึ่งอาจเกิดจากการเพิ่มโปรตีนเบตาอะไมลอยด์หรือจากกระบวนการชราภาพตามปกติ พวกเขาเรียกโปรตีนกลุ่มย่อยที่เสี่ยงต่อการไม่ละลายน้ำนี้ว่า "โปรตีโอมหลักที่ไม่ละลายน้ำ"

ทีมยังได้สาธิตอีกด้วยว่าแกนของโปรตีโอมที่ไม่ละลายน้ำนั้นเต็มไปด้วยโปรตีนที่มีความเชื่อมโยงกับโรคทางระบบประสาทเสื่อมหลายชนิดนอกเหนือจากอัลไซเมอร์ รวมถึงโรคพาร์กินสัน โรคฮันติงตัน และโรคไพรออน

"การศึกษาของเราแสดงให้เห็นว่าอะไมลอยด์อาจทำหน้าที่เป็นตัวการในการรวมตัวตามปกติที่เกี่ยวข้องกับอายุ" แอนเดอร์ตันกล่าว "ตอนนี้เรามีหลักฐานชัดเจนแล้ว ฉันคิดว่าเป็นครั้งแรกที่อะไมลอยด์และวัยชราส่งผลต่อโปรตีนชนิดเดียวกันในลักษณะที่คล้ายคลึงกัน เป็นไปได้มากทีเดียวว่านี่คือวงจรอุบาทว์ที่วัยชราทำให้ละลายไม่ได้ และอะไมลอยด์เบตาก็ทำให้ละลายไม่ได้เช่นกัน และทั้งสองสิ่งนี้จะเสริมซึ่งกันและกัน"

โปรตีนอะไมลอยด์มีพิษร้ายแรงต่อหนอน และทีมวิจัยต้องการหาวิธีย้อนกลับพิษดังกล่าว “เนื่องจากโปรตีนในไมโตคอนเดรียหลายร้อยชนิดไม่ละลายน้ำทั้งในระหว่างวัยและหลังจากการแสดงออกของอะไมลอยด์เบตา เราจึงคิดว่าหากเราสามารถปรับปรุงคุณภาพของโปรตีนในไมโตคอนเดรียด้วยสารประกอบนี้ เราอาจย้อนกลับผลเสียบางประการของอะไมลอยด์เบตาได้” แอนเดอร์ตันกล่าว นั่นคือสิ่งที่พวกเขาพบโดยใช้ยูโรลิธินเอ ซึ่งเป็นเมแทบอไลต์ตามธรรมชาติที่ผลิตในลำไส้เมื่อเรากินราสเบอร์รี่ วอลนัท และทับทิม ซึ่งทราบกันดีว่าช่วยปรับปรุงการทำงานของไมโตคอนเดรียได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยช่วยชะลอผลกระทบที่เป็นพิษของอะไมลอยด์เบตาได้อย่างมาก

“สิ่งที่ชัดเจนจากข้อมูลของเราคือความสำคัญของไมโตคอนเดรีย” แอนเดอร์ตันกล่าว ผู้เขียนกล่าวว่า ข้อสรุปประการหนึ่งคือ สุขภาพของไมโตคอนเดรียมีความสำคัญต่อสุขภาพโดยรวม “ไมโตคอนเดรียมีความเชื่อมโยงอย่างแนบแน่นกับการแก่ชรา ไมโตคอนเดรียมีความเชื่อมโยงอย่างแนบแน่นกับเบต้าอะไมลอยด์” เขากล่าว “ผมคิดว่าการศึกษาของเราเป็นหนึ่งในไม่กี่การศึกษาที่แสดงให้เห็นว่าความไม่ละลายน้ำและการรวมตัวของโปรตีนเหล่านี้อาจเป็นตัวเชื่อมโยงระหว่างสองกระบวนการนี้”

“เนื่องจากไมโตคอนเดรียมีความสำคัญต่อสิ่งเหล่านี้มาก วิธีหนึ่งที่จะหยุดวงจรการเสื่อมถอยคือการแทนที่ไมโตคอนเดรียที่เสียหายด้วยไมโตคอนเดรียใหม่” ลิธโกว์กล่าว “แล้วคุณทำได้อย่างไร? ออกกำลังกายและรับประทานอาหารที่มีประโยชน์ต่อสุขภาพ”