Wissenschaftler der Nanyang Technological University in Singapur (NTU Singapore) haben herausgefunden, wie menschliche Zellen ihren Cholesterinspiegel verteilen und aufrechterhalten, und tragen so zur Erforschung neurodegenerativer Erkrankungen wie der Alzheimer-Krankheit sowie Herz-Kreislauf-Erkrankungen bei. Die Ergebnisse wurden in der Zeitschrift veröffentlicht Naturkommunikation.
Alle Zellen im menschlichen Körper enthalten Cholesterin, eine wachsartige, fettähnliche Substanz, und nutzen es für lebenswichtige Körperfunktionen, wie den Aufbau neuer Zellen, die Produktion von Hormonen und sogar die Produktion von Substanzen, die bei der Bekämpfung von Krankheitserregern helfen.
Die Aufrechterhaltung eines normalen Cholesterinspiegels im Zentralnervensystem ist für verschiedene Prozesse, einschließlich der Entwicklung des Gehirns und der täglichen Funktionen, von entscheidender Bedeutung.
Die Zellen in unserem Körper produzieren entweder Cholesterin oder nehmen es über die Nahrung auf und halten den entsprechenden Spiegel aufrecht. Die Verteilung des Cholesterins in unseren Zellen ist von entscheidender Bedeutung, da ein Unterlassen dieser Cholesterinerkrankung zu verschiedenen Krankheiten, einschließlich Herzinfarkt und Demenz, führen kann.
Mithilfe einer hochempfindlichen Cholesterinsonde identifizierte das Team in Tests mit menschlichen Zellen die Schlüsselproteine, die an der Regulierung und dem Transport von Cholesterin innerhalb von Zellen beteiligt sind: OSBP, ORP9 und Gram-Domänen enthaltende Proteine 1 (GRAMD1s). Die Studie liefert neue Einblicke in die genauen Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Cholesterinverteilung innerhalb der Zellen.
Der leitende Autor, Associate Professor Yasunori Saheki von der Lee Kong Chian School of Medicine (LKCMedicine) der NTU Singapur, der die Studie leitete, sagte: „Unsere Ergebnisse geben Aufschluss über die kritischen Mechanismen, die der zellulären Cholesterinverteilung zugrunde liegen, und ihre möglichen Auswirkungen auf verschiedene Gesundheitszustände.“ bietet entscheidende Einblicke in die Mechanismen, die der Aufrechterhaltung der zellulären Cholesterinverteilung zugrunde liegen.
„Die Studie ist von besonderer Bedeutung, da Störungen in diesem Prozess stark mit einer Vielzahl neurodegenerativer Erkrankungen, einschließlich der Alzheimer-Krankheit, in Verbindung gebracht werden.“ Saheki ist außerdem Zellbiologe und Arzt.
Der Erstautor der Studie, Dr. Tomoki Naito, wissenschaftlicher Mitarbeiter von NTU LKCMedicine, sagte: „Obwohl Cholesterin für unsere Zellen essentiell ist, waren die Mechanismen, die seine Verteilung steuern, lange Zeit ein Rätsel. Wir haben wichtige Regulatoren der Cholesterinverteilung in unseren Zellen gefunden. Unsere Ergebnisse.“ stellen einen wichtigen Meilenstein in der grundlegenden Zellbiologie dar.“
Die Studie, die einen Fortschritt im Verständnis der zugrunde liegenden Biologie darstellt, wie der menschliche Körper funktioniert und anfällig für Krankheiten wird, spiegelt das Engagement der NTU wider, auf die Bedürfnisse und Herausforderungen eines gesunden Lebens und Alterns zu reagieren, einer der vier großen Herausforderungen der Menschheit, denen sich die Menschheit stellen muss Die Universität möchte mit ihrem Strategieplan NTU 2025 eine Lösung finden.
Alles in Maßen, auch in Maßen
Mithilfe eines Cholesterin-Biosensors zur Messung des Cholesterinspiegels fanden die Forscher heraus, dass die Proteine ORP9 und OSBP die Verteilung und Häufigkeit von Cholesterin in der Zelle regulieren. Sie fanden heraus, dass OSBP hyperaktiv wird, wenn ORP9 deaktiviert wird, was zu einem Überschuss an Cholesterin führt, der in andere Teile der Zelle transportiert wird.
Das Team fand außerdem heraus, dass das GRAMD1-Protein für die Regulierung der Cholesterinverteilung in der Zelle verantwortlich ist, da sie beobachteten, dass Zellen ohne dieses spezifische Protein eine abnormale Cholesterinverteilung in entscheidenden Teilen der Zelle aufwiesen. Saheki erklärte: „Eine Ansammlung von Cholesterin in den Zellen könnte ihnen schaden, indem sie ihre normalen Funktionen stört. Zu viel Cholesterin in den Zellen kann auch dazu führen, dass es zu Oxysterolen oxidiert wird, die für Zellen giftig sein können. Nicht nur das – die Regulierung der Menge.“ von Cholesterin ist wichtig, da es die Flexibilität und Fließfähigkeit der Zellmembranen beeinflusst.
„Ein gesunder und niedriger Cholesterinspiegel hält sie flexibel und flüssig, während ein höherer Cholesterinspiegel sie steif macht. Wenn in Gehirnzellen eine Fehlregulation des Cholesterins auftritt, wird dies mit Krankheiten wie Alzheimer und Demenz in Verbindung gebracht. Im Herz-Kreislauf-System.“ , es könnte zu Herzinfarkten führen.
Dr. Naito fügte hinzu: „Wir arbeiten hart daran herauszufinden, wie sich die von uns in dieser Studie identifizierten Cholesterinregulatoren auf die menschliche Gesundheit auswirken. Ich hoffe, dass unsere zukünftigen Forschungsergebnisse zur Entwicklung neuer Therapieansätze zur Bekämpfung von Krankheiten beitragen werden, die durch eine Cholesterinfehlregulation entstehen.“
Das NTU-Team wird weitere Forschungen durchführen, um zu untersuchen, wie die Aktivitäten dieser Proteine in beschädigten Zellen angepasst werden können, um ihnen zu helfen, den Cholesterinspiegel besser zu regulieren, was möglicherweise zu Therapien führt, die eines Tages bei Demenz und Herzinfarkten helfen könnten.
Mehr Informationen:
Tomoki Naito et al., Regulierung der zellulären Cholesterinverteilung über nicht-vesikulären Lipidtransport an ER-Golgi-Kontaktstellen, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41213-w