A kettıs csapás hipotézis megalkotója Smith és munkacsoportja volt (Zhu és mtsai 2004b). Magyarázatuk szerint mind az oxidatív károsodás, mind a neuronok kóros mitotikus sejtosztódási ciklusa kezdı eseményként önmagában, majd késıbb egymás hatását kiegészítve, felerısítve indítja el az AK molekuláris patomechanizmusát (Casetta és mtsai 2005; Ueberham és Arendt 2005). Posztulátumuk szerint mindkét folyamat szükséges az AK kialakulásához (Zana és mtsai 2006). Ezt a megközelítést integratív jellege miatt tartom fontosnak megemlíteni értekezésemben, mivel génexpressziós vizsgálataink eredményei több szempontból is igazolják.
1.2.3.1. A sejtosztódási ciklus zavara, sejthalál és az Alzheimer-kór
E hipotézis szerint a molekuláris-biokémiai tau és amiloid patológia a neuronok sejtosztódási ciklusának kóros aktivációjára vezethetı vissza (Zhu és mtsai 2004b; Nagy 2005).
Többek között magyarázatot ad arra is, hogy az AK tüneteinek fejlıdése miért ismétli meg fordított sorrendben az ontogenezist és miért a filogenetikailag legújabb területek érintettek legelıször a betegség progressziója során. Elsıdleges princípiuma, hogy a fejlıdı agyban lezajló neuronális migráció, proliferáció és differenciálódás felnıttkori befejezıdésével a normál szinaptikus mőködés, plaszticitás nem engedi a sejteket kilépni a differenciált állapotukból, gátolja a mitotikus reaktivációs folyamatokat. Kísérletes és neuropatológiai adatok bizonyítják, hogy a normál öregedés során és AK-ban olyan szinaptikus aktivitás zajlik, amely újra beindíthatja a kórosnak minısülı sejtosztódási ciklust (Arendt 2003). A normál, idısıdı emberi agyban ez a folyamat azonban megáll a korai mitotikus fázisban (G1) és alternatív úton a normál öregedéssel járó sejthalálhoz vezethet. AK-ban a morforegulációs zavarok miatt ez a folyamat nem áll meg azonban a G1 fázisban, kóros DNS replikáció indul be, és a sejtek akár a késıi G2-es fázisig eljuthatnak. Itt azonban mindenképpen elakad a folyamat, mivel a neuronok nem képesek citokinézisre. Más sejtek ilyen esetben, azaz ha sejtosztódási ciklusuk elakad, apoptózissal pusztulnak el, mivel azonban a neuronok bizonyos enzimek, fehérjék hiánya miatt relatíve védettek az apoptózistól, ezért hosszabb agóniával, aposzklézissel pusztulnak el az AK-os betegek agyában. E hosszú, évekig tartó folyamat során alakulnak ki az AK jellegzetes neuropatológiai eltérései, a SzP-ok, NFF-ok és a vaszkuláris amiloid depozitumok.
A kóros sejtosztódási ciklus beindulását számos, az AK szempontjából genetikus és epigenetikus rizikótényezınek ismert faktor kiválthatja (Nagy 2005). Ilyen például az oxidatív stressz, hypoxia, vitamin hiány, ösztrogén hiány, homocisztein, APP, szinaptikus veszteség, pszichés stressz és depresszió. Doktori munkám során számos, a sejtosztódási ciklus zavara
________________________________________________________________________________________________________
hipotézis szerint kiemelkedı fontosságú epigenetikus és genetikus tényezı hatását vizsgáltuk meg.
1.2.3.2. Az oxidatív stressz és az Alzheimer-kór
Akár önmagában, akár mint a kettıs csapás hipotézis vagy a sejtosztódási zavar hipotézis része, az OS az AK egyik legfontosabb patoplasztikus és patogenetikus tényezıje (Kálmán és mtsai 2000b; Takuma és mtsai 2005; Zana és mtsai 2006a,b). Az OS az AK már igen korai stádiumaiban (még a neuropatológiai jelek megjelenése elıtt), valamint kísérletes (Pratico és mtsai 2001) és humán modelljeiben (DK, NP) is kimutatható (Perry és Smith 1998), ami arra utal, hogy a neurodegeneratív folyamat korai kontribútora, vagy éppen kiváltó tényezıje (Zhu és mtsai 2004a). AK-ban és DK-ban OS indukált oxidatív károsodást mindenfajta biomolekulában kimutattak már a KIR-ben, de perifériás szövetekben is (Zana és mtsai 2006a) (2. ábra).
2. ábraA reaktív oxigén vegyületek sejtekben elıforduló formái.
A neuronális DNS és az RNS molekulák oxidációja oxidált bázisokat, 8-OHdG és 8-OHG molekulákat hoz létre, ezen kívül nı a DNS törések száma, és a DNS repair mechanizmusok is dekompenzálódnak (3. ábra). A fehérjék oxidatív modifikációja a karbonil gyökök fokozott keletkezéséhez vezet és a tirozin aminosavak is emelkedett mértékben nitrifikálódnak. A fehérje szerkezetekbıl adódóan a szálak között oxidatív keresztkötések alakulhatnak ki, melyek ubikvitinizációjuk ellenére meggátolják lizoszomális lebontásukat. A lipid peroxidációs termékek közül a tiobarbitursav reaktív anyagok, izoprosztánok, 4-hidroxi-2-noneál és a foszfolipidek zsírsav összetételének változásai utalnak a peroxidatív károsodásra AK-ban. A szénhidrátok esetében fokozott glikoxidációt és glikációt figyeltek meg.
Reaktív oxigén vegyületek
Szabad gyökök (szuperoxid anion, nitrit oxid, hidroxil gyök)
Nem gyökök (hidrogén peroxid, peroxinitrit, szabad oxigén)
Lipid peroxidációs termékek
Másodlagos termékek (pl. malondialdehid)
3. ábra A két legjobban tanulmányozott hidroxil szabad gyök oxidált DNS bázis termék. Guanozin: a guanin deoxiribóz származéka, dR, deoxiribóz; OH; hidroxil gyök.
A neuronokat és gliasejteket érı oxidatív stressz neuroprotektív és neurodegeneratív folyamatokat indukálhat (4. ábra). Az oxidatív mechanizmusok az antioxidáns enzimek indukciójához vezethetnek, ezért fokozott Cu2+/Zn2+ szuperoxid dizmutáz, kataláz, hemoxigenáz-1, glutation reduktáz aktivitás és emelkedett hıshock fehérje szintek mutathatók ki az AK neuropatológiai elváltozásai közelében, de azoktól függetlenül is.
4. ábra A szabad gyökök keletkezése (O2•–
, OH•) és az oxidatív stressz elleni védekezı mechanizmusok.
A sejtek szignalizációs folyamatai is megváltoznak (Zhu és mtsai 2004a). Stressz aktivált protein kináz transzkripciós faktor rendszerek (JNK-SAPK, p38-SAPK) aktiválódhatnak, amelyek a stresszjeleket a sejtmag felé továbbítják, befolyásolva a defenzív fehérjék génjeinek expresszióját, vagy éppen apoptotikus, vagy nekrotikus sejthalál irányába terelve a folyamatot (Kálmán és mtsai 2000b; LeBlanc 2005; Zana és mtsai 2006a). Ezek az eltérések mind kimutathatóak az AK betegek agyában és szerepük van az APP és tau proteinek kóros metabolizációjának fenntartásában (Ueberham és Arendt 2005). Fontos azonban megemlítenünk, hogy annak ellenére, hogy a JNK-SAPK szignalizációs rendszer aktivációja apoptotikus sejthalált indukál, az AK lefolyásának idıkinetikája és sajátosságai inkább nekrotikus sejthalál dominanciát feltételeznek.
________________________________________________________________________________________________________