Badanie pokazuje, że białko Tau, zwykle powiązane z chorobami neurodegeneracyjnymi, chroni również mózg, pomagając w zarządzaniu toksycznymi lipidami w komórkach glejowych, co sugeruje potencjalne nowe metody leczenia tych zaburzeń.
Naukowcy z Baylor College of Medicine oraz Instytutu Badań Neurologicznych Jana i Dana Duncanów (Duncan NRI) w Szpitalu Dziecięcym w Teksasie odkryli, że białko Tau, powszechnie kojarzone z chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak Alzheimerama również korzystny wpływ na mózg. Jak wynika z ich badań opublikowanych w Neuronauka przyrodniczaTau pomaga chronić neurony przed uszkodzeniami spowodowanymi nadmierną ilością reaktywnego tlenu gatunek (ROS), znane również jako wolne rodniki, i wspierają zdrowe starzenie się.
„ROS to naturalne produkty uboczne różnych funkcji komórkowych w organizmie. Chociaż niski poziom ROS jest korzystny, nadmiar ROS jest szkodliwy dla komórek, ponieważ powoduje wytwarzanie toksycznych form innych cząsteczek, które indukują stres oksydacyjny, w tym nadtlenków lipidów” – stwierdziła główna autorka dr Lindsey Goodman, stażysta podoktorski w laboratorium Doktor Hugo Bellen. „Neurony są szczególnie podatne na stres oksydacyjny i ulegają zniszczeniu, jeśli poziom nadtlenków lipidów nie jest ściśle kontrolowany”.
Krople lipidów chronią mózg przed uszkodzeniami oksydacyjnymi
Istnieje coraz więcej dowodów potwierdzających pogląd, że nasze mózgi rozwinęły wiele strategii neuroprotekcyjnych w celu zwalczania uszkodzeń oksydacyjnych wywołanych ROS.
Jedna ze strategii, odkryta w 2015 roku przez zespół Bellena, polega na tym, że neurony eksportują toksyczne, nadtlenione lipidy do sąsiadujących komórek glejowych, które sekwestrują je w kropelki lipidów w celu przechowywania i przyszłej produkcji energii. „Ten proces skutecznie usuwa i neutralizuje te toksyczne lipidy” – powiedział Goodman. „W bieżącym badaniu badaliśmy rolę Tau w tworzeniu kropelek lipidów glejowych.”
Zespół odkrył, że endogenne normalne Tau u muszek jest wymagane do tworzenia kropelek lipidów glejowych i ochrony przed neuronalnymi ROS. Podobnie Tau było wymagane w komórkach glejowych uzyskanych od szczurów i ludzi, aby utworzyć kropelki lipidów.
I choć ekspresja normalnego ludzkiego Tau była wystarczająca, aby przywrócić proces tworzenia i dojrzewania kropelek lipidów glejowych u muszek pozbawionych własnego Tau, gdy to ludzkie białko Tau zawierało chorobotwórcze mutacje – które są powiązane ze zwiększonym ryzykiem choroby Alzheimera – glej nie był zdolny do tworzenia kropelek lipidów w odpowiedzi na neuronalne ROS.
„To dowodzi, że mutacje w genie Tau mogą zmniejszać normalną zdolność białka do zapobiegania stresowi oksydacyjnemu, a także powodować akumulację białka w postaci typowych cech charakterystycznych choroby, jak opisano we wcześniejszych pracach” – stwierdził Goodman. „W sumie odkrycia potwierdzają nową neuroprotekcyjną rolę Tau przeciwko toksyczności związanej z RFT”.
Dalsze powiązania z tą chorobą odkryto przy użyciu ustalonych modeli chorób, w których pośredniczy Tau u much i szczurów, które charakteryzują się nadekspresją chorobotwórczego ludzkiego białka Tau w glejach. W tych scenariuszach badacze ponownie zaobserwowali defekty w kropelkach lipidów glejowych i obumieranie komórek glejowych w odpowiedzi na neuronalne ROS. Wykazało to, że Tau jest zależnym od dawki regulatorem kropelek lipidów glejowych, gdzie zbyt dużo lub zbyt mało Tau jest szkodliwe.
„Odkrywając zaskakującą nową neuroprotekcyjną rolę Tau, badanie otwiera drzwi do potencjalnych nowych strategii spowalniania, odwracania i leczenia chorób neurodegeneracyjnych” – powiedział Bellen, korespondent autor pracy. Jest wybitnym profesorem biologii molekularnej i genetyki w Baylor oraz kierownikiem katedry neurogenetyki w Duncan NRI. Bellen jest także profesorem March of Dimes w dziedzinie biologii rozwojowej w Baylor.
Podsumowując, w przeciwieństwie do swojej zwykłej roli „złego człowieka” w chorobach neurodegeneracyjnych, badanie to pokazuje, że Tau odgrywa również rolę „dobrego człowieka” w glejach, pomagając w sekwestracji toksycznych lipidów, zmniejszając uszkodzenia oksydacyjne, a tym samym chroniąc nasz mózg. Jednakże, gdy Tau jest nieobecne lub gdy obecne są wadliwe białka Tau, ten efekt ochronny zanika, co prowadzi do choroby.
Odniesienie: „Tau jest wymagane do tworzenia kropelek lipidów glejowych i odporności na neuronalny stres oksydacyjny” Lindsey D. Goodman, Isha Ralhan, Xin Li, Shenzhao Lu, Matthew J. Moulton, Ye-Jin Park, Pinghan Zhao, Oguz Kanca, Ziyaneh S. Ghaderpour Taleghani, Julie Jacquemyn, Joshua M. Shulman, Kanae Ando, Kai Sun, Maria S. Ioannou i Hugo J. Bellen, 26 sierpnia 2024 r., Neuronauka przyrodnicza.
DOI: 10.1038/s41593-024-01740-1
Zadanie to zostało wsparte kilkoma grantami z woj Narodowe Instytuty Zdrowianagrodę doktorancką Kanadyjskiego Instytutu Zdrowia i Badań, stypendium naukowe Sloan Research Fellowship od Fundacji Alfreda P. Sloana, program Canada Research Chairs, grant projektu CIHR oraz grant-in-aid for Scientific Research on Ambitne Research (Exploratory).
