Neuronal dysfunction in aging and Alzheimer´s disease

Abstract

Alzheimerin tauti on yleisin dementian syy vanhuksilla. Kliinisesti hermosolujen toimintahäiriö voidaan todeta positroni-emissio tomografialla, joka näyttää energia-aineenvaihdunnan vähentymisen Alzheimer potilaiden aivoissa. Tämä energia-aineenvaihdunnan vähentyminen on suhteellisesti vakavampaa ja alkaa aikaisemmin kuin aivojen kuihtuminen, mikä viittaa siihen että hermosolujen toimintahäiriötä ei voida täysin selittää hermosolujen kuolemalla. Vaikka viime vuosina on edistytty huomattavasti Alzheimerin taudin patologisen perustan ja genetiikan ymmärtämisessä, niin hermosolujen toiminnan häiriintymiseen ja lopulta hermosolujen kuolemaan johtavan tapahtumasarjan kannalta oleellisia tekijöitä ei vielä ole selvitetty. Alzheimer-aivojen mikroskooppinen tutkiminen paljastaa lukuisia säievyyhtejä eli tangeleita, jotka ovat epänormaaleista solurungon osista koostuvia hermosolunsisäisiä kertymiä. Lisäksi havaitaan solunulkoisia seniili-plakkeja (lat. 'senilis' = vanha), jotka koostuvat säiemuotoisesta amyloidi-beta-peptidistä (Abeta). Vaikka näiden kahden tunnusmerkin läsnäolo on oleellista Alzheimerin taudin diagnoosin varmistamisessa, niiden merkittävyys hermosolujen rappeutumista aiheuttavina tekijöinä on kiistanalaista. Käsillä olevassa tutkimuksessa kehitettiin herkkiä menetelmiä hermosolujen toimintahäiriöiden paljastamiseen ja luonnehdintaan käyttäen tutkimusmateriaalina Alzheimer- ja vertailuaivoista ruumiinavauksessa otettuja näytteitä. Sytokromioksidaasin geenin ilmentymistä käytettiin energia-aineenvaihdunnan tason mittarina yksittäisissä hermosoluissa. Sytokromioksidaasi on mitokondrion sisäinen entsyymi ja adenosiinitrifosfaattia (ATP) tuottavan oksidatiivisen fosforylaation tärkeä osa. Eläinkokeiden perusteella tiedetään, että sytokromioksidaasin geenin ilmentyminen ja valmiin entsyymin aktiivisuus ovat varsin hyviä hermosulun energia-aineenvaihdunnan tason mittareita. Tässä tutkimuksessa havaittiin, että tangeleiden muodostumiseen liittyy asteittainen sytokromioksidaasin geenin ilmentymisen väheneminen yksittäisissä hermosoluissa. Sytokromioksidaasin geenin ilmentyminen oli kuitenkin merkitsevästi alentunut niissäkin Alzheimer-aivojen hermosoluissa, joissa ei vielä ollut tangeleita. Sen sijaan seniili-plakkien määrä tai hermosolujen etäisyys niihin eivät vaikuttaneet sytokromioksidaasin geenin ilmentymiseen. Sytokromioksidaasin lisäksi käytettiin muitakin hermosolun toiminnan mittareita. Drebriini, joka on synapsien rakenteellista muovautumista (plastisuutta) säätelevä proteiini, väheni huomattavasti normaalin vanhenemisen aikana ihmisen aivokuoressa. Alzheimerin taudissa drebriini oli vielä lisäksi vähentynyt 81 %:lla verrattuna samanikäisiin vanhuksiin, jotka eivät sairastaneet dementiaa. Sitä vastoin sytokromioksidaasin entsyymiaktiivisuus oli vähentynyt vain Alzheimerin taudissa (49 %), muttei normaalin vanhenemisen aikana. Käsillä olevat tulokset viittaavat siihen, että vaikka normaaliinkin vanhenemiseen liittyy selviä biokemiallisin menetelmin havaittavia hermosolujen toimintahäiriöitä, niin nämä toimintahäiriöt ovat vähäisempiä ja osittain myös laadullisesti erilaisia kuin Alzheimerin taudissa esiintyvät hermosolujen toimintahäiriöt. Näyttää myös siltä, ettei Alzheimerin tautiin liittyvät hermosolujen toimintahäiriöt aiheudu suoranaisesti mistään tällä hetkellä tunnetusta taudin neuropatologisesta tunnusmerkistä. Tarvitaan siis lisätutkimuksia Alzheimerin taudin patologisen perustan selvittämiseksi.