Διερεύνηση της σχέσης των μιτοχονδρίων και της α-synuclein στα χαρακτηριστικά του νευρικού κυττάρου που σχετίζονται με τη νόσο του Parkinson
Authors: Βασίλη Ευτυχία 
Published: September 2021

Η νόσος του Parkinson (PD) είναι μια προοδευτική κινητική νευροεκφυλιστική διαταραχή η οποία προσβάλλει περίπου το 1% των ενηλίκων ηλικίας άνω των 60 ετών. Οφείλεται στην εκλεκτική εκφύλιση των ντοπαμινεργικών νευρώνων της μέλαινας ουσίας και χαρακτηρίζεται από συσσώρευση συσσωματωμάτων ινιδιακής μορφής της πρωτεΐνης α-synuclein και εξασθένηση της μιτοχονδριακής λειτουργίας. Η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία επάγει τη συσσωμάτωση της α-synuclein, η οποία αποτελεί το κύριο συστατικό των σωματίων του Lewy. Επιπλέον η α-synuclein μπορεί να οδηγήσει σε δοσοεξαρτώμενη απώλεια του δυναμικού της μιτοχονδριακής μεμβράνης Δψm. Οι μηχανισμοί που διέπουν την αλληλεπίδραση μεταξύ της α-synuclein και τη μιτοχονδριακή δυσλειτουργία καθώς και η πιθανή συμμετοχή τους στη νευροεκφύλιση δεν είναι ακόμη σαφείς. Στόχος της διατριβής ήταν η δημιουργία κατάλληλων κυτταρικών μοντέλων για τη διερεύνηση των μοριακών αλληλεπιδράσεων και των σηματοδοτικών μονοπατιών που εμπλέκονται στην προοδευτική εκδήλωση της νόσου του Parkinson, με επίκεντρο την επίδραση της α-synuclein στη μιτοχονδριακή λειτουργία. Ως τέτοια μοντέλα επιλέξαμε την ανάπτυξη ενός in vitro συστήματος για τη μελέτη του προοδευτικού χαρακτήρα της νόσου του Parkinson κάτω από συνθήκες οξειδωτικού stress, καθώς και τη δημιουργία μιας ιδιαίτερης κατηγορίας υβριδικών κυττάρων (cybrids) αντικαθιστώντας τα μιτοχόνδρια υγιών νευρικών κυττάρων με τα μιτοχόνδρια ασθενών με κληρονομικές μορφές της νόσου. Αναπτύξαμε και χαρακτηρίσαμε και τα δύο μοντέλα. Για την ανάπτυξη του χρόνιου μοντέλου, καλλιεργήθηκαν τα κύτταρα SHSY5Y, υπό συνθήκες ήπιας συνεχούς (χρόνιας) πρόκλησης οξειδωτικού stress με τη νευροτοξίνη 6-OHDA. Με μια σειρά βιοχημικών και κυτταροβιολογικών μεθόδων αποδείξαμε ότι στο σύστημα αυτό αναπαράγονται πολλά από τα παρκινσονιακά χαρακτηριστικά που έχουν κατά καιρούς αναφερθεί σε in vitro και in vivo μελέτες, και μάλιστα με μια συγκεκριμένη χρονική ακολουθία. Τα πειράματά μας αποκάλυψαν για πρώτη φορά, μια πιθανή σύνδεση της πρωτεΐνης LonP1 με την εμφάνιση παθολογικών χαρακτηριστικών της νόσου στα νευρικά κύτταρα, όπως η συσσωμάτωση της α-synuclein και η μιτοχονδριακή δυσλειτουργία. Σε αυτό ταυτοποιήσαμε έναν νέο ρόλο για την μιτοχονδριακή πρωτεάση LonP1 στον πυρήνα και συγκεκριμένα στη χρωματίνη, πιθανά σημαντικό για την πορεία της νόσου Parkinson. Εστιάζοντας στη μιτοχονδριακή λειτουργία, εγκαθιδρύσαμε και αναπτύξαμε υβριδικές κυτταρικές σειρές, οι οποίες περιέχουν μιτοχόνδρια ασθενών με την κληρονομική μορφή της νόσου του Parkinson, καθώς και από υγιή συγγενικά τους άτομα. Ακολούθησε πλήρης χαρακτηρισμός αυτών των σειρών, όσον αφορά βασικές κυτταρικές ιδιότητες όπως είναι η λειτουργικότητα των μιτοχονδρίων, ο πολλαπλασιασμός και η ικανότητα διαφοροποίησής τους, και έγινε έλεγχος του βαθμού των νουκλεοτιδικών αλλαγών που έχουν συσσωρευτεί στη μιτοχονδριακή αλληλουχία, με μεθοδολογία αλληλούχισης νέας γενιάς (deep sequencing). Παρότι δεν ανιχνεύθηκαν διαφορές μεταξύ «PD» και «υγιών» cybrids, τα κύτταρα αυτά παραμένουν στη διάθεσή μας ως ένα πολύτιμο πειραματικό μοντέλο το οποίο σε συνδυασμό με το μοντέλο του χρόνιου stress θα μπορούσε μελλοντικά να συμβάλλει στην κατανόηση του ρόλου της μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας στην νόσο του Parkinson.