Tau olbaltumvielu negaidīti ieguvumi smadzeņu bojājumu mazināšanā

Beilora Medicīnas koledžas un Teksasas Bērnu slimnīcas Iana un Dena Dankanu neiroloģisko pētījumu institūta pētnieku pētījumā atklājās, ka proteīnam Tau, kas zināms kā galvenais faktors vairāku neirodeģeneratīvu slimību, tostarp Alcheimera slimības, attīstībā, ir arī pozitīva funkcija smadzenēs. Tau samazina neironu bojājumus, ko izraisa pārmērīgs reaktīvo skābekļa sugu (ROS) jeb brīvo radikāļu daudzums, un veicina veselīgu novecošanu. Pētījums tika publicēts žurnālā Nature Neuroscience.

“ROS ir dabiski dažādu šūnu funkciju blakusprodukti organismā. Lai gan zems ROS līmenis ir labvēlīgs, pārmērīgs līmenis ir kaitīgs šūnām, jo tas izraisa citu molekulu toksisku formu veidošanos, kas noved pie oksidatīvā stresa, tostarp peroksidēto lipīdu,” sacīja vadošā autore Dr. Lindsija Gudmena, pēcdotorantūras pētniece Dr. Hugo Bellena laboratorijā. “Neironi ir īpaši uzņēmīgi pret oksidatīvo stresu un tiks iznīcināti, ja peroksidēto lipīdu līmenis netiks pienācīgi kontrolēts.”

Lipīdu pilieni aizsargā smadzenes no oksidatīviem bojājumiem

Arvien vairāk pierādījumu liecina, ka mūsu smadzenes ir izstrādājušas vairākas neiroprotektīvas stratēģijas, lai apkarotu ROS izraisītos bojājumus.

Viena no šādām stratēģijām, ko Bellena komanda atklāja 2015. gadā, ir tāda, ka neironi eksportē šos toksiskos peroksidētos lipīdus uz blakus esošajām glijas šūnām, kuras pēc tam tos aizvieto lipīdu pilienos uzglabāšanai un turpmākai enerģijas ražošanai. "Šis process efektīvi noņem un neitralizē šos toksiskos lipīdus," atzīmēja Gudmens. "Pašreizējā pētījumā mēs pētījām tau lomu lipīdu pilienu veidošanā glijas šūnās."

Komanda atklāja, ka normāls endogēns Tau mušām ir nepieciešams lipīdu pilienu veidošanai gliālās šūnās un aizsardzībai pret ROS neironos. Līdzīgi Tau ir nepieciešams lipīdu pilienu veidošanai gliālās šūnās, kas iegūtas no žurkām un cilvēkiem.

Lai gan normāla cilvēka Tau ekspresija bija pietiekama, lai atjaunotu lipīdu pilienu veidošanos un nobriešanu gliālās šūnās mušiņām, kurām trūkst dabiskā Tau, kad šim cilvēka Tau proteīnam bija mutācijas, kas saistītas ar paaugstinātu Alcheimera slimības risku, glia nespēja veidot lipīdu pilienus, reaģējot uz ROS neironos.

Tas liek domāt, ka Tau mutācijas var samazināt proteīna normālo spēju novērst oksidatīvo stresu, kā arī izraisīt slimībai raksturīgo proteīnu uzkrāšanos, kā aprakstīts iepriekšējos pētījumos. Kopumā šie dati apstiprina Tau jaunu neiroprotektīvu lomu cīņā pret ar ROS saistītu toksicitāti.

Papildu saiknes ar slimībām tika atklātas, izmantojot mušu un žurku modeļus, kuros Tau izraisīti stāvokļi tika pārmērīgi ekspresēti gliālās šūnās, kuros cilvēka Tau proteīns ar mutācijām tika pārmērīgi ekspresēts. Šajos scenārijos pētnieki atkal novēroja gliālo šūnu lipīdu pilienu defektus un šūnu nāvi, reaģējot uz ROS neironos. Tas parādīja, ka Tau ir devas jutīgs gliālo šūnu lipīdu pilienu regulators un ka pārāk daudz vai pārāk maz tā var būt kaitīgs.

“Atklājot pārsteidzoši jaunu tau neiroprotektīvo lomu, pētījums paver durvis potenciālām jaunām stratēģijām neirodeģeneratīvo slimību palēnināšanai, novēršanai un ārstēšanai,” sacīja Bellens, raksta atbildīgais autors. Viņš ir molekulārās bioloģijas un ģenētikas profesors Beiloras Universitātē un ieņem Duncan NRI neiroģenētikas katedru. Bellens ir arī March of Dimes embriju bioloģijas profesors Beiloras Universitātē.

Pretstatā tā ierastajai “negatīvajai” lomai neirodeģeneratīvās slimībās, šis pētījums pierāda, ka Tau ir arī pozitīva loma gliālās šūnās, palīdzot piesaistīt toksiskus lipīdus, samazinot oksidatīvos bojājumus un tādējādi aizsargājot smadzenes. Tomēr, ja Tau nav vai ja ir bojāti Tau proteīni, šī aizsargājošā iedarbība zūd, kas noved pie slimību attīstības.