Protein Tau vykazuje nečekané výhody při snižování poškození mozku

Studie vědců z Baylor College of Medicine a Ian and Dan Duncan Neurological Research Institute v Texaské dětské nemocnici zjistila, že protein Tau, známý jako klíčový faktor ve vývoji několika neurodegenerativních onemocnění, včetně Alzheimerovy choroby, má také pozitivní funkci v mozku. Tau snižuje poškození neuronů způsobené nadbytkem reaktivních forem kyslíku (ROS) neboli volných radikálů a podporuje zdravé stárnutí. Studie byla publikována v časopise Nature Neuroscience.

„ROS jsou přirozenými vedlejšími produkty různých buněčných funkcí v těle. Zatímco nízké hladiny ROS jsou prospěšné, nadměrné hladiny jsou pro buňky škodlivé, protože způsobují tvorbu toxických forem jiných molekul, což vede k oxidačnímu stresu, včetně peroxidovaných lipidů,“ uvedla hlavní autorka studie Dr. Lindsay Goodmanová, postdoktorandka v laboratoři Dr. Huga Bellena. „Neurony jsou obzvláště náchylné k oxidačnímu stresu a budou zničeny, pokud hladiny peroxidovaných lipidů nejsou řádně kontrolovány.“

Lipidové kapénky chrání mozek před oxidačním poškozením

Existuje stále více důkazů o tom, že si naše mozky vyvinuly několik neuroprotektivních strategií pro boj s poškozením vyvolaným ROS.

Jednou z takových strategií, kterou objevil Bellenův tým v roce 2015, je, že neurony exportují tyto toxické peroxidované lipidy do sousedních gliových buněk, které je pak sekvestrují v lipidových kapičkách pro uložení a budoucí produkci energie. „Tento proces tyto toxické lipidy účinně odstraňuje a neutralizuje,“ poznamenal Goodman. „V současné studii jsme zkoumali roli tau proteinu v tvorbě lipidových kapiček v gliových buňkách.“

Tým zjistil, že normální endogenní tau protein u much je nezbytný pro tvorbu lipidových kapiček v gliových buňkách a pro ochranu před ROS v neuronech. Podobně je tau protein nezbytný pro tvorbu lipidových kapiček v gliových buňkách odvozených od potkanů a lidí.

Ačkoli exprese normálního lidského tau proteinu byla dostatečná k obnovení tvorby a zrání lipidových kapiček v gliových buňkách much, kterým chybí nativní tau protein, pokud tento lidský tau protein nesl mutace spojené se zvýšeným rizikem Alzheimerovy choroby, glia nebyla schopna tvořit lipidové kapičky v reakci na ROS v neuronech.

To naznačuje, že mutace v proteinu Tau mohou snižovat normální schopnost proteinu předcházet oxidačnímu stresu, a navíc způsobovat akumulaci proteinů typickou pro toto onemocnění, jak je popsáno v předchozích studiích. Celkově tato data podporují novou neuroprotektivní roli proteinu Tau v boji proti toxicitě související s ROS.

Další souvislosti s onemocněním byly nalezeny pomocí modelů much a krys vyvolaných Tau proteinem, u kterých byl lidský Tau protein s mutacemi nadměrně exprimován v gliových buňkách. V těchto scénářích vědci opět pozorovali defekty v lipidových kapénkách gliových buněk a buněčnou smrt v reakci na ROS v neuronech. To ukázalo, že Tau je dávkově citlivý regulátor lipidových kapénků gliových buněk a že jeho příliš mnoho nebo příliš málo může být škodlivé.

„Odhalením překvapivé nové neuroprotektivní role tau proteinu otevírá studie dveře potenciálním novým strategiím pro zpomalení, zvrácení a léčbu neurodegenerativních onemocnění,“ uvedl Bellen, odpovídající autor článku. Je profesorem molekulární biologie a genetiky na Baylorské univerzitě a zastává katedru neurogenetiky Duncan NRI. Bellen je také profesorem embryonální biologie na Baylorské univerzitě.

Na rozdíl od své obvyklé „negativní“ role u neurodegenerativních onemocnění tato studie ukazuje, že tau protein hraje také pozitivní roli v gliových buňkách, kde pomáhá sekvestrovat toxické lipidy, snižuje oxidační poškození a tím chrání mozek. Nicméně při absenci tau proteinu nebo v přítomnosti defektních tau proteinů se tento ochranný účinek ztrácí, což vede k rozvoji onemocnění.