Do niedawna sądzono, że z wiekiem postępuje samoistny proces degradacji komórek. Im wiek dostojniejszy, tym większa umieralność tkanki mózgowej, uważano. Brak zdolności zapamiętywania u starych ludzi, przyswajania nowych informacji i małą plastyczność myślenia zrzucano na karb narastającej miażdżycy. Nie najlepsze były też metody diagnostyczne i obliczeniowe. Dziś taki sposób myślenia należy do historii. Udowodniono, że degeneracja mózgu nie następuje tak szybko, jak zakładano. Zbadano o wiele dokładniej możliwości plastyczne mózgu. Wiemy, że spotkanie ze starością możliwe jest przy zachowaniu pełnego komfortu psychicznego i intelektualnego, ale trzeba na taki stan rzeczy zapracować. I to nieraz przez całe życie. Krótko mówiąc, istotą sprawy jest, co udowodnili naukowcy, jak nie dopuścić i obronić się przed toksycznym działaniem niektórych białek. To właśnie ich szkodliwe działanie może wywołać objawy rozpoznawane jako choroba Parkinsona lub Alzheimera.

Świat się starzeje

Mark Twain mówił, że życie byłoby nieskończenie szczęśliwsze, gdybyśmy mogli rozpocząć je w wieku lat osiemdziesięciu i stopniowo zbliżać się do osiemnastu. Chyba coś w tym jest, jeśli przyjrzymy się Japończykom i Szwajcarom. Ocenia się, że w roku 2025 Japonia i Szwajcaria będą najstarszymi państwami na świecie, bo tam aż 35 proc. populacji zakończy działalność zawodową i przejdzie na emeryturę. W kolejności za nimi postępować będą Włochy, Niemcy, Grecja i Hiszpania.

Japończycy, słynący od wieków z pracowitości i pragmatyzmu, już od dziecka zbierają punkty na wiek dojrzały. Dieta lekkostrawna, oparta na dużej ilości ryb, oliwy i owoców morza, dostarcza organizmowi spore porcje wartościowego białka i kwasów omega 3. Pokarm przyjmowany w małych ilościach nie obciąża układu trawienia, dając poczucie sytości i komfortu. Taki styl żywienia przekłada się, co już udowodniono badaniami, na „dobrostan” naszego ośrodkowego układu nerwowego. Powstaje coś w rodzaju tamy blokującej toksyczne działania niektórych białek w komórkach. Również lampka czerwonego wina, bogata w polifenole, pomaga wymiatać jak odkurzacz wolne rodniki. Naukowcy dowiedli, że prawidłowa dieta, sen, ruch i unikanie stresu są gwarancją długiego i zdrowego życia. Wiemy też, bo to potwierdziły obserwacje, że brak chorób układu naczyniowo−sercowego, metabolicznego, np. cukrzycy czy immunologicznego zapewnia naszym komórkom mózgowym sprawność funkcji mimo upływającego czasu.

Taki stan komfortu zdrowia w wieku dojrzałym jest oczywiście możliwy, ale praktyka pokazuje niestety inną statystykę i prawidłowość. Jak zawsze bowiem znajdziemy ciemne i jasne strony problemu. Dobrą wiadomością jest to, że wskaźniki zgonów we wszystkich krajach znacznie się zmniejszyły. Nastąpiło to dzięki postępowi w zwalczaniu chorób zakaźnych, promocji higieny, poprawie warunków sanitarnych i ogólnemu postępowi społecznemu. Oczekuje się, że w 2020 roku średnia długość życia na świecie może przekroczyć 73 lata.

Są jednak i wiadomości mniej optymistyczne. Na chorobę Alzheimera zapada w Polsce rocznie około 500 tys. ludzi. Prognozy szacują dla całego świata na rok 2025 przeszło 30 mln zachorowań. Gdy zestawi się to z danymi statystycznymi, które mówią, że na Ziemi żyje około 605 mln ludzi starszych, po sześćdziesiątce, to obraz i skala problemu, przed którym stoi nauka, urasta do ogromnych rozmiarów.

Najwięcej ludzi starszych żyje obecnie we Włoszech i Grecji – 24 proc. całego społeczeństwa. W przeciągu najbliższych 25 lat Europa obroni tytuł Starego Kontynentu, bo populacja ludzi starszych wzrośnie o 9 proc., dając liczbę 35,7 mln. Jest to grupa, w której spodziewać się należy wysokiego ryzyka ataku chorób Parkinsona i Alzheimera.

Co się dzieje w mózgu

Objawy choroby Parkinsona wywołane są zmianami zwyrodnieniowymi komórek nerwowych znajdujących się w pewnych rejonach mózgu zwanych jądrami podstawy, które odgrywają ważną rolę w kontroli czynności ruchowych. W jednym z tych jąder, a mianowicie w istocie czarnej, znajdują się barwnikonośne komórki nerwowe (neurony), które wytwarzają bardzo ważny chemiczny neuroprzekaźnik zwany dopaminą. Dopamina powstaje z prekursorowego aminokwasu zwanego lewodopą i jest odpowiedzialna za koordynację czynności ruchowych. W chorobie Parkinsona komórki wytwarzające dopaminę obumierają i w ten sposób zostaje zaburzony, a nawet przerwany system wewnątrzmózgowych połączeń komunikacyjnych. Ponieważ mózg ma znaczne zdolności kompensacyjne, kliniczne objawy parkinsonowskie pojawiają się dopiero wówczas, gdy obumrze ok. 80 proc. komórek wytwarzających dopaminę. Stan chorobowy jest już jednak tak dalece zaawansowany, że obecne metody leczenia nie dają dużych szans na skuteczną terapię. Mimo że choroba Parkinsona jest znana i badana już od początków XIX wieku, przyczyny obumierania komórek dopaminowych ciągle nie w pełni poznano. Nad wyjaśnieniem tego procesu pracuje m.in. zespół kierowany przez prof. Joannę Strosznajder z Instytutu Medycyny Doświadczalnej i Klinicznej im. M. Mossakowskiego PAN w Warszawie.

Wiemy już, że największe zmiany dotyczą zakończeń synaptycznych, to znaczy połączeń funkcjonalnych pomiędzy poszczególnymi komórkami w ośrodkowym układzie nerwowym. Tam dochodzi do przekazywania informacji z jednej komórki do drugiej. Tworzy się w ten sposób sieć połączeń, dzięki którym cały mózg włączony jest w informacyjny kompleks. Taki układ zapewnia mu funkcjonowanie.

Stres oksydacyjny

Badania prof. Strosznajder dotyczące przekazywania informacji z jednej części komórki do innej koncentrują się na dwóch układach neuroprzekaźnikowych. Pierwszy dotyczy poziomu receptorów na błonach komórkowych. Drugi koncentruje się na procesach biochemicznych doprowadzających do zmiany funkcji genu w jądrze komórkowym, co przejawia się zmianą w syntezie nowych białek, nowych receptorów, nowych neuroprzekaźników. Te wszystkie skomplikowane procesy komórka rozpoznaje jako czynniki stresogenne, genotoksyczne. W obronie przed tymi agresorami i niekorzystnymi związkami działającymi na nią, komórka uruchamia mechanizmy obronne, które mają ją uchronić przed skutkami stresu oksydacyjnego.

Tylko niskie nasilenie tego stresu może mieć korzystny wpływ na organizm, jednak jego wysoki poziom prowadzi do zniszczenia kwasów nukleinowych, białek, tłuszczów i węglowodanów, a w ostateczności do rozwinięcia choroby. Niestety, stres oksydacyjny pogłębia się wraz z wiekiem. Jest bardzo mocno zaznaczony w wielu chorobach przewlekłych, np. cukrzycy, chorobach neurodegeneracyjnych, w infekcjach wirusowych, np. AIDS lub zapalenie wątroby. Stres oksydacyjny może być indukowany przez palenie papierosów i picie alkoholu, jak również intensywny sport. Dlatego nie zawsze jest dla nas korzystny duży wysiłek fizyczny, pojawiający się nagle. Organizmowi, owszem, potrzeba wysiłku, ale w regularnych, codziennych dawkach 30−60−minutowych.

Toksyczne białka

Obydwie choroby degeneracyjne, którymi zajmuje się zespół prof. Joanny Strosznajder, a więc choroby Alzheimera i Parkinsona, związane są z działaniem toksycznych białek. Nie wiadomo, pod wpływem jakich czynników określone białka zmieniają swoją prawidłową strukturę. Wiemy już, że na te zmiany wpływa szeroko pojęty stres oksydacyjny, który jest potęgowany przez te zmienione, toksyczne białka. Stres oksydacyjny występuje wtedy, gdy dochodzi do uwalniania molekuł określanych mianem wolnych rodników. Tworzą się wtedy liczne, reaktywne formy tlenu. Równocześnie stres potęguje się, kiedy organizm nie jest w stanie uruchomić skutecznych mechanizmów obronnych w celu przeciwdziałania jego ubocznym skutkom. Te niekorzystne dla naszych komórek procesy generujemy sami, często pod wpływem niewiedzy lub ignorancji. Aktywne formy tlenu czy azotu uwalniane w przebiegu stresu oksydacyjnego powstają bowiem np. w wyniku długotrwałego działania promieni ultrafioletowych czy dymu tytoniowego. A więc bezmyślne opalanie ciała na słońcu nie tylko może aktywować choroby nowotworowe skóry, ale też potęguje zjawisko stresu oksydacyjnego. Podobnie jest z paleniem papierosów, truciem siebie i innych dymem tytoniowym. Organizm w obronie wytwarza molekuły, które starają się unieczynniać te aktywne formy tlenu i azotu. Aby pomóc organizmowi w walce ze stresem oksydacyjnym, warto zacząć od rzeczy najprostszych, a więc od prawidłowej diety, higieny życia i szeroko pojętej profilaktyki.

Konsekwencji stresu oksydacyjnego może być wiele, m.in. aktywacja szlaków obumierania komórki aż do samej jej śmierci. Reaktywne formy tlenu i azotu mogą doprowadzać do licznych uszkodzeń białek. Te uszkodzenia są albo przejściowe, albo usuwalne, albo niestety stałe, pomimo walki, jaką podejmuje organizm. Jeśli nie uda się jej wygrać, to konsekwencją tego niezrównoważonego stresu oksydacyjnego może być zmiana struktury białek odpowiedzialnych za patomechanizm chorób Alzheimera i Parkinsona. Powstałe złe białka uszkadzają połączenia synaptyczne, gdzie przekazywana jest informacja. Tam też zachodzą procesy biochemiczne biorące udział w procesach pamięci i uczenia się. Ten mechanizm doskonale pokazano na modelach zwierzęcych, kiedy wyizolowano właściwe peptydy z mózgów zwierząt, podano je innym, ale młodym i zdrowym. Okazało się, że młode osobniki bardzo szybko miały zaburzenia pamięci. Dziś już wiemy, że zmiany strukturalne peptydu amyloidu beta są odpowiedzialne za powstawanie choroby Alzheimera. Etiologia Parkinsona do dziś nie jest poznana, specjaliści mówią, że jej obraz jest ciemniejszy niż w Alzheimerze. Istotnym białkiem zaangażowanym w etiologię Parkinsona może być alfa synukleina. Jest ona przyczyną źle funkcjonującego białka, które z prawidłowego staje się toksycznym.

Pomysł na terapię

Obecnie grupa naukowców prof. Strosznajder bada wczesne zjawiska biochemiczne, które reaktywują te peptydy. Jak mówi badaczka, enzymy, które pobudzają ten proces, można próbować zastopować. Podawanie właściwych specyfików pozwoliłoby na zahamowanie działania niekorzystnych enzymów odziaływających na procesy pamięci. Niestety, mają one, jak na razie, zbyt duże działanie uboczne. Zaburzają funkcję układu sercowo−naczyniowego. Niektóre z testowanych przez nas nowych związków, mówi uczona, nie mają na razie nazw, tylko numerki. Nie są jeszcze lekami, ale droga do sukcesu wydaje się bliska.

Za te prace Wydział Nauk Medycznych PAN przyznał prof. Joannie Strosznajder Medal im. Jędrzeja Śniadeckiego za wieloletnie prace badawcze w zakresie metabolizmu mózgu.