Białkowe złogi w sercu mogą łączyć kardiomiopatię rozstrzeniową z chorobą Alzheimera

Badacze z del Monte Lab w Medical University of South Carolina opisali zaburzenia układu naprawy białek w sercach pacjentów z idiopatyczną kardiomiopatią rozstrzeniową. Wyniki sugerują, że IDCM może należeć do chorób związanych z nieprawidłowym fałdowaniem białek, podobnie jak choroba Alzheimera.

W artykule:

• czym jest idiopatyczna kardiomiopatia rozstrzeniowa,
• dlaczego w sercu mogą powstawać złogi nieprawidłowo sfałdowanych białek,
• jak badania łączą niewydolność serca z chorobą Alzheimera,
• czym są modyfikacje potranslacyjne białek,
• dlaczego zaburzenia naprawy białek mogą prowadzić do śmierci kardiomiocytów,
• jakie znaczenie mogą mieć te odkrycia dla wcześniejszej diagnostyki i leczenia.

Zagadka nieprawidłowo sfałdowanych białek w sercu

Naukowcy z del Monte Lab w Medical University of South Carolina jako pierwsi zaobserwowali defekty układu naprawy białek związane ze szczególnymi złogami nieprawidłowo sfałdowanych białek, które wcześniej stwierdzano u pacjentów z idiopatyczną kardiomiopatią rozstrzeniową, czyli IDCM.

IDCM jest chorobą mięśnia sercowego, która może pozostawać nierozpoznana aż do momentu, gdy pacjent znajduje się już w zaawansowanej niewydolności serca. Najnowsze wyniki zespołu, opublikowane w Journal of Molecular and Cellular Cardiology oraz wyróżnione wyborem redakcji i okładką czasopisma, wskazują na defekt w systemie naprawy nieprawidłowo sfałdowanych lub uszkodzonych białek.

W kompleksowej analizie trzech głównych gałęzi tego systemu badacze wykazali zmiany w kluczowych elementach mechanizmu naprawczego. Dotyczyły one tak zwanych modyfikacji potranslacyjnych, czyli PTM. Zespół uznał, że zaburzenia PTM upośledzają zdolność komórek do odpowiedzi na sygnały stresu wywołanego przez nieprawidłowo sfałdowane białka.

Niepokojące złogi w mięśniu sercowym

Kiedy dr Federica del Monte, lekarka-naukowczyni z MUSC i starsza autorka publikacji, odkryła skupiska nieprawidłowo sfałdowanych białek w sercu, prowadziła zupełnie inny projekt badawczy. Obserwacja ta doprowadziła później do jej ważnego odkrycia z 2010 roku.

Eksperymenty wykazały wówczas obecność złogów białkowych w sercu przypominających te, które obserwuje się w mózgu w chorobie Alzheimera. Według del Monte te same typy złogów, znane z mózgu, występowały również w chorobowo zmienionych ludzkich sercach.

Kolejne badania powiązały to zjawisko z genem związanym z chorobą Alzheimera, tworząc biologiczne połączenie między chorobą Alzheimera a idiopatyczną kardiomiopatią rozstrzeniową.

Serce jako okno do mózgu

Od czasu tego odkrycia del Monte Lab rozszerzyło swoje zainteresowania z samego serca na relację między sercem a mózgiem. Do kolejnych etapów badań włączono zarówno kardiologów, jak i neurologów.

To multidyscyplinarne podejście ujawniło, że cechy IDCM mogą być widoczne w sercu jeszcze zanim objawy choroby Alzheimera zostaną wykazane w mózgu.

„Możemy wykorzystać serce jako okno do mózgu” — powiedziała del Monte.

Zależność ta działa również w drugą stronę. Prace del Monte przyczyniły się do wprowadzenia przesiewowej oceny w kierunku IDCM w klinikach zajmujących się chorobą Alzheimera. Badaczka postuluje wykonywanie badania echokardiograficznego w celu wykrywania charakterystycznie powiększonej i osłabionej lewej komory, typowej dla IDCM.

Dr Camilla Bacchin, stażystka podoktorska w del Monte Lab i współpierwsza autorka pracy, podkreśla, że lepsze badania przesiewowe mogą umożliwić wcześniejsze leczenie.

„Celem jest wcześniejsze rozpoznanie i wcześniejsze leczenie, aby zapobiec pogorszeniu choroby” — powiedziała.

Wieloletnia współpraca badawcza

Projekt pokazuje również znaczenie długotrwałej współpracy naukowej. Wśród współautorów znalazł się dr Marco Luciani, który był stażystą podoktorskim w del Monte Lab, gdy projekt rozpoczynał się dekadę temu, a obecnie pracuje jako członek kadry naukowej University of Zurich.

W badaniach uczestniczyli także dwaj inni byli stażyści podoktorscy: dr Luca Trocone, obecnie junior faculty w Brigham and Women’s Hospital w Bostonie, oraz dr Cristina Balla, obecnie członkini kadry naukowej University of Ferrara we Włoszech.

Zarówno del Monte, jak i Bacchin podkreślają znaczenie wkładu dawnych członków laboratorium, których praca przez wiele lat pomagała rozwijać projekt.

„Ich wkład nie znika, kiedy opuszczają gniazdo” — powiedziała del Monte.

Dekada współpracy, kontynuowanej między instytucjami i kontynentami, pozwoliła badaczom odpowiedzieć na fundamentalne pytanie: dlaczego w sercu powstają te złogi?

Modyfikacje potranslacyjne zaburzają naprawę białek

Ponieważ złogi zbudowane są z nieprawidłowo sfałdowanych białek, del Monte i jej zespół skoncentrowali się na systemie odpowiedzialnym za naprawę białek. Badacze analizowali nie tylko samą maszynerię naprawczą, ale także modyfikacje potranslacyjne regulujące jej aktywność.

„Często znaczenie ma nie to, ile białka jest obecne, ale to, czy zmiany aktywujące te białka są nieprawidłowe” — wyjaśniła del Monte.

Bacchin wskazała modyfikacje potranslacyjne jako jedno z najważniejszych ustaleń badania.

„PTM obserwowane w chorobie powodowały przede wszystkim przesunięcie w kierunku śmierci komórki” — powiedziała Bacchin.

Innymi słowy, modyfikacje te sprzyjały samozniszczeniu komórek serca. Zespół wykazał również, że wiek oraz gen związany z chorobą Alzheimera nasilają ten efekt.

Badacze doszli do wniosku, że podobnie jak choroba Alzheimera, IDCM może być postrzegana jako choroba nieprawidłowego fałdowania białek.

Od laboratorium do kliniki

Według del Monte dalsze badania wymagają oceny całego systemu naprawy białek, w tym modyfikacji potranslacyjnych.

„Trzeba sprawdzić go w całości” — podkreśliła.

Tak szczegółowe badanie układu naprawy białek może otworzyć drogę do nowych potencjalnych terapii.

„To jest już testowane w badaniach nad nowotworami” — powiedziała del Monte.

Bacchin zaznaczyła, że oczekuje także walidacji wyników badań laboratoryjnych w badaniu klinicznym, w tym poszukiwania zmian molekularnych, które mogłyby służyć jako wczesne biomarkery choroby.

Każde kolejne odkrycie ujawniające podobieństwa między chorobą Alzheimera a niewydolnością serca przybliża możliwość wspólnego podejścia diagnostycznego i terapeutycznego. Współpraca interdyscyplinarna obejmuje kardiologię, neurologię, medycynę nuklearną i inne dziedziny. Im wyraźniejsze staje się biologiczne „okno” między sercem a mózgiem, tym więcej pojawia się szans na wcześniejsze rozpoznawanie i opracowanie przyszłych terapii dla obu grup chorób.

Źródło: Journal of Molecular and Cellular Cardiology, Cardiomyopathy and aging integrally contribute to the unfolded protein response collective pathways.
DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.yjmcc.2026.03.001