Proteín Tau vykazuje neočakávané výhody pri znižovaní poškodenia mozgu

Štúdia výskumníkov z Baylor College of Medicine a Ian and Dan Duncan Neurological Research Institute v Texaskej detskej nemocnici zistila, že proteín Tau, o ktorom je známe, že je kľúčovým faktorom pri rozvoji niekoľkých neurodegeneratívnych ochorení vrátane Alzheimerovej choroby, má tiež pozitívnu funkciu v mozgu. Tau znižuje poškodenie neurónov spôsobené nadbytkom reaktívnych foriem kyslíka (ROS) alebo voľných radikálov a podporuje zdravé starnutie. Štúdia bola publikovaná v časopise Nature Neuroscience.

„ROS sú prirodzenými vedľajšími produktmi rôznych bunkových funkcií v tele. Zatiaľ čo nízke hladiny ROS sú prospešné, nadmerné hladiny sú pre bunky škodlivé, pretože spôsobujú tvorbu toxických foriem iných molekúl, čo vedie k oxidačnému stresu vrátane peroxidovaných lipidov,“ povedala vedúca autorka Dr. Lindsay Goodmanová, postdoktorandka v laboratóriu Dr. Huga Bellena. „Neuróny sú obzvlášť náchylné na oxidačný stres a budú zničené, ak hladiny peroxidovaných lipidov nie sú správne kontrolované.“

Lipidové kvapôčky chránia mozog pred oxidačným poškodením

Existuje stále viac dôkazov o tom, že naše mozgy si vyvinuli niekoľko neuroprotektívnych stratégií na boj proti poškodeniu vyvolanému ROS.

Jednou z takýchto stratégií, ktorú objavil Bellenov tím v roku 2015, je, že neuróny exportujú tieto toxické peroxidované lipidy do susedných gliových buniek, ktoré ich potom sekvestrujú v lipidových kvapôčkach na uskladnenie a budúcu produkciu energie. „Tento proces účinne odstraňuje a neutralizuje tieto toxické lipidy,“ poznamenal Goodman. „V súčasnej štúdii sme skúmali úlohu tau proteínu pri tvorbe lipidových kvapôčok v gliových bunkách.“

Tím zistil, že normálny endogénny tau proteín v muchách je potrebný na tvorbu lipidových kvapôčok v gliových bunkách a na ochranu pred ROS v neurónoch. Podobne je tau proteín potrebný na tvorbu lipidových kvapôčok v gliových bunkách odvodených od potkanov a ľudí.

Hoci expresia normálneho ľudského Tau proteínu bola dostatočná na obnovenie tvorby a dozrievania lipidových kvapôčok v gliových bunkách u múch bez natívneho Tau proteínu, keď tento ľudský Tau proteín niesol mutácie spojené so zvýšeným rizikom Alzheimerovej choroby, glia nebola schopná tvoriť lipidové kvapôčky v reakcii na ROS v neurónoch.

To naznačuje, že mutácie v tau proteíne môžu znižovať normálnu schopnosť proteínu predchádzať oxidačnému stresu, okrem toho, že spôsobujú akumuláciu proteínu typickú pre toto ochorenie, ako je opísané v predchádzajúcich štúdiách. Celkovo tieto údaje podporujú novú neuroprotektívnu úlohu tau proteínu v boji proti toxicite súvisiacej s ROS.

Ďalšie súvislosti s ochorením boli zistené pomocou modelov múch a potkanov vyvolaných stavmi vyvolanými tau proteínom, v ktorých bol ľudský tau proteín s mutáciami nadmerne exprimovaný v gliových bunkách. V týchto scenároch výskumníci opäť pozorovali defekty v lipidových kvapôčkach gliových buniek a bunkovú smrť v reakcii na ROS v neurónoch. To ukázalo, že tau je dávkovo citlivý regulátor lipidových kvapôčok gliových buniek a že jeho príliš veľa alebo príliš málo môže byť škodlivé.

„Odhalením prekvapujúcej novej neuroprotektívnej úlohy tau proteínu táto štúdia otvára dvere potenciálnym novým stratégiám na spomalenie, zvrátenie a liečbu neurodegeneratívnych ochorení,“ povedal Bellen, zodpovedajúci autor článku. Je profesorom molekulárnej biológie a genetiky na Baylorskej univerzite a zastáva funkciu predsedu Duncan NRI v odbore neurogenetika. Bellen je tiež profesorom embryonálnej biológie na Baylorskej univerzite.

Na rozdiel od svojej obvyklej „negatívnej“ úlohy pri neurodegeneratívnych ochoreniach táto štúdia dokazuje, že tau proteín zohráva aj pozitívnu úlohu v gliových bunkách, kde pomáha sekvestrovať toxické lipidy, čím znižuje oxidačné poškodenie a tým chráni mozog. Avšak pri absencii tau proteínu alebo v prítomnosti defektných tau proteínov sa tento ochranný účinok stráca, čo vedie k rozvoju ochorení.