یک مطالعه جدید گزارش می دهد که پروتئین عامل بیماری SARS-CoV-2 با آلفا سینوکلئین مرتبط با بیماری پارکینسون برهمکنش می کند و تشکیل پلاک های آمیلوئید را سرعت می بخشد.
گزارش‌های موردی از بیماران نسبتاً جوان COVID-19 که طی هفته‌ها پس از ابتلا به این ویروس به بیماری پارکینسون مبتلا شده‌اند، دانشمندان را به این فکر واداشته است که آیا می‌تواند بین این دو بیماری ارتباطی وجود داشته باشد.
اکنون، محققانی در ACS Chemical Neuroscience گزارش داده اند که N_پروتئین SARS-CoV-2 با پروتئین عصبی به نام α_سینوکلئین در لوله های آزمایش برهمکنش می کند. برهمکنش آنها تشکیل فیبریل های آمیلوئید (بسته های پروتئینی پاتولوژیک) را سرعت می بخشد. پروتئین α_سینوکلئین در بیماری پارکینسون نقش مهمی دارد.
شیوع بیماری پارکینسون (PD) به سرعت در حال افزایش است. انتظار می‌رود بیش از 12 میلیون نفر تا سال 2040 از PD رنج ببرند. PD یک وضعیت عصبی بسیار ناتوان کننده است. از آسیب پیشرونده نورون‌های دوپامینرژیک در pars compacta جسم سیاه ناشی میشود. علت اصلی چنین آسیبی تشکیل انکلیوزن های سیتوپلاسمی به نام اجسام Lewy است. این اجسام شامل پروتئین α-سینوکلئین (α-syn) به اشتباه چین خورده و تعداد زیادی از غشاها، اندامک‌ها و وزیکول‌های تکه تکه شده است. هیچ بیومارکر قابل اعتمادی که بتواند شروع PD را در مرحله پرودرمال یا قبل از حمله آن پیش‌بینی کند یا بتواند پیشرفت بیماری را ارزیابی کند، در حال حاضر در دسترس نیست. α-Syn نقش محوری در پاتوژنز PD ایفا می کند.
علائم بیماری پارکینسون چیست؟
PD اکنون به عنوان یک اختلال چند سیستمی است. با علائم حرکتی اصلی برادی‌کینزی، سفتی، لرزش در حالت استراحت، بی‌ثباتی وضعیتی در نظر گرفته میشود. با علائم غیرحرکتی مختلف از جمله اضطراب، افسردگی، اختلالات خواب، اختلال عملکرد اتونومیک و اختلال شناختی نیز شناخته میشود.
α-سینوکلئین در فیزیولوژی و آسیب شناسی:
α-Syn برای اولین بار در پلاک های آمیلوئید بیماران مبتلا به بیماری آلزایمر در اوایل دهه 90 شناسایی شد. ژن کد کننده متعاقبا شناسایی و SNCA نامیده شد. کل رونوشت α-syn از 140 اسید آمینه نشان‌دهنده نوع اصلی است. اما ایزوفرم‌های کوتاه‌تر 98، 112 و 126 آمینواسیدهای مختلف که با پتانسیل‌های تجمعی متفاوت مشخص می‌شوند، شناخته شده‌اند. دخالت α-syn در پاتوژنز PD نیز قویاً توسط مشاهداتی که در جهش نادرست مختلف در ژن های SNCA (A30P، E46K، H50Q، G51D، A53E، A53T) ایجاد میشود مشاهده شده است.
(A) علائم پاتولوژیک بیماری پارکینسون (PD) اجسام لوئی، انکلوزیون های سیتوپلاسمی است که منجر به انحطاط نورون ها می شود. اجزای اصلی اجسام لویی عبارتند از پروتئین α-سینوکلئین، غشاهای تکه تکه شده، اندامک ها و وزیکول ها به اشتباه تا شده و انباشته شده اند. (B) وزیکول های خارج سلولی با منشاء عصبی را می توان از خون محیطی جدا کرد. اینها منبعی از نشانگرهای زیستی برای آسیب شناسی های سیستم عصبی مرکزی مانند PD هستند.
علائم SARS-CoV-2
SARS-CoV-2 علاوه بر علائم تنفسی می تواند باعث مشکلات عصبی مانند از دست دادن بویایی، سردرد و مه مغزی شود. با این حال، این موضوع هنوز مورد بررسی است که آیا این علائم ناشی از ورود ویروس به مغز است. همچنین این علائم به جای سیگنال های شیمیایی منتشر شده در مغز ممکن است توسط سیستم ایمنی نیز در پاسخ به ویروس ایجاد شوند.
در بیماری پارکینسون، پروتئینی به نام α-سینوکلئین فیبریل های آمیلوئید غیرطبیعی را تشکیل می دهد. این فیبریل ها منجر به مرگ نورون های تولید کننده دوپامین در مغز می شود. جالب توجه است که از دست دادن بویایی یک علامت رایج پیش حرکتی در بیماری پارکینسون است.
این واقعیت و همچنین گزارش های موردی از پارکینسون در بیماران کووید-19، Christian Blum, Mireille Claessens و همکاران را به این فکر واداشت که آیا اجزای پروتئینی SARS-CoV-2 می توانند باعث تجمع α-سینوکلئین در آمیلوئید شوند یا خیر. آنها دو مورد از فراوان ترین پروتئین های ویروس را مطالعه کردند:
پروتئین اسپایک (S-) که به SARS-CoV-2 کمک می کند تا وارد سلول ها شود. و پروتئین نوکلئوکپسید (N-) که ژنوم RNA را در داخل ویروس محصور می کند.
محققان از یک کاوشگر فلورسنت در در لوله های آزمایش استفاده کردند. این کاوشگر فیبرهای آمیلوئید را متصل می‌کرد. در غیاب پروتئین‌های کروناویروس، α-سینوکلئین به بیش از ۲۴۰ ساعت نیاز دارد تا به فیبریل‌ها تبدیل شود. افزودن پروتئین S تاثیری نداشت، اما پروتئین N زمان تجمع را به کمتر از 24 ساعت کاهش داد.
آزمایش‌های دیگر تیم نشان داد که پروتئین‌های N- و α-سینوکلئین به طور مستقیم، تا حدی از طریق بارهای الکترواستاتیک مخالف خود، با حداقل 3-4 کپی از α-سینوکلئین متصل به هر N-پروتئین، برهم کنش می‌کنند.
محققان با استفاده از غلظت مشابهی از پروتئین N که انتظار میرفت در داخل یک سلول آلوده به SARS-CoV-2 باشد، پروتئین N و α-سینوکلئین نشاندار شده با فلورسنت را به مدل سلولی بیماری پارکینسون تزریق کردند. در مقایسه با سلول‌های کنترلی که فقط α-سینوکلئین در آنها تزریق شده بود، پس از تزریق هر دو پروتئین حدود دو برابر تعداد سلول‌های گروه کنترل، سلولها از بین رفتند.
همچنین توزیع α-سینوکلئین در سلول‌هایی که همزمان با هر دو پروتئین تزریق شده بودند، تغییر یافت. باوجود اینکه ساختارهای کشیده ای مشاهده شد، محققان نتوانستند آمیلوئید بودن آنها را تأیید کنند.
این موضوع هنوز ناشناخته است که آیا این فعل و انفعالات در نورون‌های مغز انسان نیز رخ می‌دهد. اما اگر چنین باشد، می‌تواند به توضیح ارتباط احتمالی بین عفونت COVID-19 و بیماری پارکینسون کمک کند.
تعامل بین SARS-CoV-2 N-Protein و α-Synuclein تشکیل آمیلوئید را تسریع می کند.
اولین مواردی که به ارتباط بین عفونت‌های SARS-CoV-2 و ایجاد بیماری پارکینسون (PD) اشاره می‌کنند گزارش شده‌اند. در حال حاضر، مشخص نیست که رابطه علت و معلولی مستقیمی نیز بین این بیماری ها وجود دارد یا خیر.
برای به دست آوردن اولین بینش در مورد یک رابطه مولکولی احتمالی بین عفونت های ویروسی و تجمع پروتئین α-سینوکلئین در فیبرهای آمیلوئید مشخصه PD، تأثیر حضور پروتئین های SARS-CoV-2 را بر تجمع α-سینوکلئین بررسی شده است.
در لوله های آزمایش نشان می‌دهیم که پروتئین SARS-CoV-2 (پروتئین S) هیچ تأثیری بر تجمع α-سینوکلئین ندارد. در حالی که پروتئین نوکلئوکپسید SARS-CoV-2 (پروتئین N) به طور قابل‌توجهی فرآیند تجمع را سرعت می‌بخشد. همچنین تشکیل کمپلکس های چند پروتئینی و در نهایت فیبرهای آمیلوئید مشاهده گردید. تزریق ریز پروتئین N در سلول‌های SH-SY5Y، پروتئوستاز α-سینوکلئین را مختل کرد و مرگ سلولی را افزایش داد.
این نتیجه تعامل مستقیم بین (پروتئین N) SARS-CoV-2 و α-سینوکلئین را نشان داد. این نتیجه به عنوان مبنای مولکولی برای ارتباط مشاهده شده بین عفونت SARS-CoV-2 و پارکینسون اشاره دارد.
برای کسب اطلاعات بیشتر و آشنایی با خدمات ارزنده کلینیک به سایت کلینیک سلامت مغز دانا مراجعه نمایید.
زهرا اسماعیلی هستم. پژوهشگر دکترای تخصصی علوم اعصاب و نویسنده وبسایت انستیتو سلامت مغز دانا.
ما در اینجا با انتشار مطالب علمی تلاش میکنیم سهم کوچکی در افزایش آگاهی یکدیگر در شناخت مغز داشته باشیم.
ممنونم که با ما همراه هستید..