«ПЕРВЫЙ СРЕДИ РАВНЫХ...»
Нормативные документы
Противодействие коррупции
Поступающим
Студентам
Выпускникам
Проект 5-100
Аккредитация специалистов

Новая модель изучения клеточной мембраны – ключ к причинам болезни Альцгеймера

Новая модель изучения клеточной мембраны – ключ к причинам болезни Альцгеймера

Исследователи из Национального Института Стандартов и Технологии (National Institute of Standards and Technology, США) разработали новую модель строения плазматической мембраны нейронов, чтобы объяснить, каким образом белок, по-видимому, задействованный в патогенезе болезни Альцгеймера, может приводить к нарушениям проведения нервных импульсов по аксонам.

Аксоны нейронов окружены двухслойной липидной мембраной. В состоянии «покоя», то есть в отсутствии нервного импульса, эта мембрана активно сортирует ионы: ионы натрия транспортируются из клетки в окружающую межклеточную среду, а ионы калия – внутрь клетки. В процессе проведения импульса мембранный потенциал меняется, делая мембрану более проницаемой для ионов и позволяя их обратный ток по градиенту концентрации. После завершения проведения импульса молекулярные насосы мембраны начинают вновь сортировать ионы против градиента концентрации.

Уже многие годы считается, что короткие пептиды, называемые пептидами амилоида-бета, неким образом приводят к тому, что мембрана становится проницаемой во всех случаях, что нарушает баланс ионов по обе стороны от нее и препятствует нормальному проведению электрического импульса по аксону. Именно это – причина развития болезни Альцгеймера – прогрессирующего нейродегенеративного заболевания, которое занимает в США шестое место по смертности. В процессе болезни пептиды амилоида-бета слипаются друг с другом, формируя характерные бляшки.

Изучить начальные этапы заболевания у человека практически невозможно, поскольку диагностируется болезнь уже на поздних стадиях. Исследователи разработали модель, которая позволяет изучать болезнь Альцгеймера на молекулярном уровне in vitro. Система строится следующим образом: на поверхность, покрытую силиконом, золотые наночастицы. Атомы серы, содержащиеся в липидной мембране, связываются с атомами золота, служа в качестве «якорей», которые удерживают мембрану. В воде конструкция сохраняет свою стабильность.

В эксперименте в воду, где находилась мембрана, добавлялись различные концентрации бета-амилоида. При повышении концентрации амилоида наблюдался усиленный ток катионов сквозь мембрану, то есть было показано, что ее проницаемость, действительно, увеличивается. При дальнейшем изучении механизма этого процесса было показано, что в мембране не формируется отверстий, но бета-амилоид, агрегируясь на мембране, служит проводником катионов сквозь нее.

В настоящее время ученые продолжают дорабатывать свою модельную систему, чтобы лучше понять роль бета-амилоида в запуске дегенеративных процессов, которые приводят к болезни Альцгеймера. Необходимо выяснить, каким именно образом амилоид формирует канал для катионов в мембране, каким образом влияет на калиевые и натриевые каналы, и как в действительности он может взаимодействовать с мембраной in vivo.

Оригинальная статья: G. Valincius et al. Soluble amyloid ß oligomers affect dielectric membrane properties by bilayer insertion and domain formation: Implications for cell toxicity. Biophysical Journal, Online June 13, 2008

По материалам:
National Institute of Standards and Technology


25.07.2008

Cbio


Привязка к разделам:  Новости науки

Назад