Tau protein pokazuje neočekivane koristi u smanjenju oštećenja mozga

Studija istraživača s Medicinskog fakulteta Baylor i Neurološkog istraživačkog instituta Ian i Dan Duncan u Dječjoj bolnici u Teksasu otkrila je da protein Tau, poznat kao ključni faktor u razvoju nekoliko neurodegenerativnih bolesti, uključujući Alzheimerovu bolest, također ima pozitivnu funkciju u mozgu. Tau smanjuje neuronska oštećenja uzrokovana viškom reaktivnih vrsta kisika (ROS) ili slobodnih radikala i potiče zdravo starenje. Studija je objavljena u časopisu Nature Neuroscience.

„ROS su prirodni nusprodukti raznih staničnih funkcija u tijelu. Dok su niske razine ROS-a korisne, prekomjerne razine su štetne za stanice jer uzrokuju stvaranje toksičnih oblika drugih molekula, što dovodi do oksidativnog stresa, uključujući peroksidirane lipide“, rekla je glavna autorica dr. Lindsay Goodman, postdoktorandica u laboratoriju dr. Huga Bellena. „Neuroni su posebno osjetljivi na oksidativni stres i bit će uništeni ako se razine peroksidiranih lipida ne kontroliraju pravilno.“

Lipidne kapljice štite mozak od oksidativnog oštećenja

Sve je više dokaza da su naši mozgovi razvili nekoliko neuroprotektivnih strategija za borbu protiv oštećenja uzrokovanih ROS-om.

Jedna takva strategija, koju je Bellenov tim otkrio 2015. godine, jest da neuroni izvoze te toksične peroksidirane lipide u susjedne glialne stanice, koje ih zatim sekvestriraju u lipidne kapljice za pohranu i buduću proizvodnju energije. „Ovaj proces učinkovito uklanja i neutralizira te toksične lipide“, primijetio je Goodman. „U trenutnoj studiji ispitali smo ulogu tau proteina u stvaranju lipidnih kapljica u glialnim stanicama.“

Tim je otkrio da je normalni endogeni Tau protein u mušicama potreban za stvaranje lipidnih kapljica u glijalnim stanicama i za zaštitu od ROS-a u neuronima. Slično tome, Tau je potreban za stvaranje lipidnih kapljica u glijalnim stanicama dobivenim od štakora i ljudi.

Iako je ekspresija normalnog ljudskog Tau proteina bila dovoljna za obnovu stvaranja i sazrijevanja lipidnih kapljica u glijalnim stanicama muha kojima nedostaje prirodni Tau protein, kada je ovaj ljudski Tau protein nosio mutacije povezane s povećanim rizikom od Alzheimerove bolesti, glija nije bila u stanju stvoriti lipidne kapljice kao odgovor na ROS u neuronima.

To sugerira da mutacije u Tau proteinu mogu smanjiti normalnu sposobnost proteina da spriječi oksidativni stres, uz to što uzrokuju nakupljanje proteina tipično za bolest, kao što je opisano u prethodnim studijama. Sveukupno, ovi podaci podupiru novu neuroprotektivnu ulogu Tau proteina u borbi protiv toksičnosti povezane s ROS-om.

Dodatne veze s bolestima pronađene su korištenjem modela muha i štakora u uvjetima izazvanim Tau proteinom, u kojima je ljudski Tau protein s mutacijama bio prekomjerno eksprimiran u glijalnim stanicama. U tim su scenarijima istraživači ponovno uočili defekte u lipidnim kapljicama glialnih stanica i staničnu smrt kao odgovor na ROS u neuronima. To je pokazalo da je Tau regulator lipidnih kapljica glialnih stanica osjetljiv na dozu te da previše ili premalo Tau proteina može biti štetno.

„Otkrivanjem iznenađujuće nove neuroprotektivne uloge tau proteina, studija otvara vrata potencijalnim novim strategijama za usporavanje, preokretanje i liječenje neurodegenerativnih bolesti“, rekao je Bellen, dopisni autor rada. On je profesor molekularne biologije i genetike na Bayloru i nosilac katedre za neurogenetiku na Duncan NRI-ju. Bellen je također profesor embrionalne biologije na Bayloru.

Za razliku od svoje uobičajene „negativne“ uloge u neurodegenerativnim bolestima, ova studija pokazuje da Tau protein također igra pozitivnu ulogu u glijalnim stanicama, pomažući u vezivanju toksičnih lipida, smanjujući oksidativna oštećenja i time štiteći mozak. Međutim, u odsutnosti Tau proteina ili u prisutnosti defektnih Tau proteina, ovaj zaštitni učinak se gubi, što dovodi do razvoja bolesti.