Protein Tau ima nepričakovane koristi pri zmanjševanju poškodb možganov

Študija raziskovalcev na Medicinski fakulteti Baylor in Nevrološkem raziskovalnem inštitutu Iana in Dana Duncana v otroški bolnišnici v Teksasu je pokazala, da ima protein Tau, ki je znan kot ključni dejavnik pri razvoju več nevrodegenerativnih bolezni, vključno z Alzheimerjevo boleznijo, pozitivno funkcijo tudi v možganih. Tau zmanjšuje poškodbe nevronov, ki jih povzročajo presežki reaktivnih kisikovih spojin (ROS) oziroma prostih radikalov, in spodbuja zdravo staranje. Študija je bila objavljena v reviji Nature Neuroscience.

»ROS so naravni stranski produkti različnih celičnih funkcij v telesu. Medtem ko so nizke ravni ROS koristne, so presežne ravni škodljive za celice, ker povzročajo nastanek strupenih oblik drugih molekul, kar vodi do oksidativnega stresa, vključno s peroksidiranimi lipidi,« je dejala vodilna avtorica dr. Lindsay Goodman, podoktorska sodelavka v laboratoriju dr. Huga Bellena. »Nevroni so še posebej dovzetni za oksidativni stres in bodo uničeni, če ravni peroksidiranih lipidov niso ustrezno nadzorovane.«

Lipidne kapljice ščitijo možgane pred oksidativnimi poškodbami

Vedno več je dokazov, da so naši možgani razvili več nevroprotektivnih strategij za boj proti poškodbam, ki jih povzročajo ROS.

Ena takšnih strategij, ki jo je Bellenova ekipa odkrila leta 2015, je, da nevroni izvažajo te strupene peroksidirane lipide v sosednje glialne celice, ki jih nato sekvestrirajo v lipidnih kapljicah za shranjevanje in prihodnjo proizvodnjo energije. »Ta postopek učinkovito odstrani in nevtralizira te strupene lipide,« je ugotovil Goodman. »V trenutni študiji smo preučili vlogo tau proteina pri nastajanju lipidnih kapljic v glialnih celicah.«

Ekipa je ugotovila, da je normalen endogeni tau protein pri muhah potreben za tvorbo lipidnih kapljic v glialnih celicah in za zaščito pred reaktivnimi kisikovimi oksidanti (ROS) v nevronih. Podobno je tau protein potreben za tvorbo lipidnih kapljic v glialnih celicah podgan in ljudi.

Čeprav je bila ekspresija normalnega človeškega proteina Tau zadostna za obnovitev nastajanja in zorenja lipidnih kapljic v glialnih celicah pri muhah, ki nimajo naravnega proteina Tau, ko je ta človeški protein Tau nosil mutacije, povezane s povečanim tveganjem za Alzheimerjevo bolezen, glija ni mogla tvoriti lipidnih kapljic kot odziv na ROS v nevronih.

To kaže, da lahko mutacije v proteinu Tau zmanjšajo normalno sposobnost proteina za preprečevanje oksidativnega stresa, poleg tega pa povzročajo kopičenje beljakovin, značilno za bolezen, kot je opisano v prejšnjih študijah. Na splošno ti podatki podpirajo novo nevroprotektivno vlogo proteina Tau v boju proti toksičnosti, povezani z ROS.

Dodatne povezave z boleznijo so bile odkrite z uporabo modelov muh in podgan, ki so prikazovale stanja, ki jih povzroča protein Tau, pri katerih je bil človeški protein Tau z mutacijami prekomerno izražen v glialnih celicah. V teh scenarijih so raziskovalci ponovno opazili okvare v lipidnih kapljicah glialnih celic in celično smrt kot odziv na ROS v nevronih. To je pokazalo, da je tau od odmerka občutljiv regulator lipidnih kapljic glialnih celic in da je lahko preveč ali premalo le-tega škodljivo.

»Z razkritjem presenetljive nove nevroprotektivne vloge tau proteina študija odpira vrata potencialnim novim strategijam za upočasnitev, odpravo in zdravljenje nevrodegenerativnih bolezni,« je dejal Bellen, ustrezni avtor članka. Je profesor molekularne biologije in genetike na Baylorju ter nosilec katedre za nevrogenetiko na Duncan NRI. Bellen je tudi profesor embrionalne biologije na Baylorju.

V nasprotju s svojo običajno "negativno" vlogo pri nevrodegenerativnih boleznih ta študija dokazuje, da ima tau protein tudi pozitivno vlogo v glialnih celicah, saj pomaga vezati strupene lipide, zmanjšuje oksidativne poškodbe in s tem ščiti možgane. Vendar pa se v odsotnosti tau proteina ali v prisotnosti okvarjenih tau proteinov ta zaščitni učinek izgubi, kar vodi v razvoj bolezni.