Tau-proteiinista on odottamatonta hyötyä aivovaurioiden vähentämisessä

Baylor College of Medicinen ja Ian ja Dan Duncanin neurologisen tutkimuslaitoksen tutkijoiden Texasin lastensairaalassa tekemässä tutkimuksessa havaittiin, että Tau-proteiinilla, jonka tiedetään olevan keskeinen tekijä useiden hermostoa rappeuttavien sairauksien, kuten Alzheimerin taudin, kehittymisessä, on myös positiivinen tehtävä aivoissa. Tau vähentää liiallisten reaktiivisten happilajien (ROS) eli vapaiden radikaalien aiheuttamia hermosoluvaurioita ja edistää tervettä ikääntymistä. Tutkimus julkaistiin Nature Neuroscience -lehdessä.

”ROS-yhdisteet ovat luonnollisia sivutuotteita kehon erilaisista solutoiminnoista. Vaikka alhaiset ROS-pitoisuudet ovat hyödyllisiä, liialliset pitoisuudet ovat haitallisia soluille, koska ne aiheuttavat muiden molekyylien myrkyllisten muotojen muodostumista, mikä johtaa oksidatiiviseen stressiin, mukaan lukien peroksidoituneet lipidit”, sanoo tutkimuksen pääkirjoittaja, tohtori Lindsay Goodman, joka on postdoc-tutkija tohtori Hugo Bellenin laboratoriossa. ”Neuronit ovat erityisen alttiita oksidatiiviselle stressille ja tuhoutuvat, jos peroksidoituneiden lipidien tasoja ei hallita kunnolla.”

Lipidipisarat suojaavat aivoja oksidatiivisilta vaurioilta

On yhä enemmän todisteita siitä, että aivomme ovat kehittäneet useita hermosoluja suojaavia strategioita ROS-partikkelien aiheuttamien vaurioiden torjumiseksi.

Yksi tällainen strategia, jonka Bellenin tiimi löysi vuonna 2015, on se, että neuronit vievät näitä myrkyllisiä peroksidoituneita lipidejä naapurigliasoluihin, jotka sitten varastoivat ne lipidipisaroihin varastointia ja tulevaa energiantuotantoa varten. ”Tämä prosessi poistaa ja neutraloi tehokkaasti nämä myrkylliset lipidit”, Goodman totesi. ”Tässä tutkimuksessa tutkimme taun roolia lipidipisaroiden muodostumisessa gliasoluissa.”

Tutkimusryhmä havaitsi, että kärpästen normaalia endogeenistä Tau-proteiinia tarvitaan lipidipisaroiden muodostumiseen gliasoluissa ja ROS-yhdisteitä vastaan suojaamiseen hermosoluissa. Vastaavasti Tau-proteiinia tarvitaan lipidipisaroiden muodostumiseen rottien ja ihmisten gliasoluissa.

Vaikka normaalin ihmisen Taun ilmentyminen riitti palauttamaan lipidipisaroiden muodostumisen ja kypsymisen gliasoluissa kärpäsillä, joilta puuttui natiivi Tau, kun tässä ihmisen Tau-proteiinissa oli mutaatioita, jotka liittyivät lisääntyneeseen Alzheimerin taudin riskiin, gliasolut eivät kyenneet muodostamaan lipidipisaroita vasteena ROS:lle neuroneissa.

Tämä viittaa siihen, että Taun mutaatiot saattavat heikentää proteiinin normaalia kykyä estää oksidatiivista stressiä ja aiheuttaa lisäksi sairaudelle tyypillistä proteiinin kertymistä, kuten aiemmissa tutkimuksissa on kuvattu. Kaiken kaikkiaan nämä tiedot tukevat Taun uutta neuroprotektiivista roolia ROS-yhdisteisiin liittyvän toksisuuden torjunnassa.

Lisää sairausyhteyksiä löydettiin käyttämällä kärpäs- ja rottamalleja Taun aiheuttamista tiloista, joissa mutaatioita sisältävä ihmisen Tau-proteiini ilmentyi liikaa gliasoluissa. Näissä skenaarioissa tutkijat havaitsivat jälleen gliasolujen lipidipisaroiden virheitä ja solukuolemaa vasteena ROS:lle neuroneissa. Tämä osoitti, että Tau on annosherkkä gliasolujen lipidipisaroiden säätelijä ja että liian suuri tai liian pieni määrä sitä voi olla haitallista.

”Paljastamalla taun yllättävän uuden hermoja suojaavan roolin tutkimus avaa oven mahdollisille uusille strategioille hermostoa rappeuttavien sairauksien hidastamiseksi, kääntämiseksi ja hoitamiseksi”, sanoo Bellen, artikkelin vastaava kirjoittaja. Hän on molekyylibiologian ja genetiikan professori Baylorin yliopistossa ja toimii Duncan NRI:n neurogenetiikan professuurina. Bellen on myös Baylorin yliopiston alkiobiologian March of Dimes -professori.

Toisin kuin sen tavanomainen "negatiivinen" rooli neurodegeneratiivisissa sairauksissa, tämä tutkimus osoittaa, että Taulla on myös positiivinen rooli gliasoluissa, auttaen sitomaan myrkyllisiä lipidejä, vähentäen oksidatiivisia vaurioita ja siten suojellen aivoja. Taun puuttuessa tai viallisten Tau-proteiinien läsnä ollessa tämä suojaava vaikutus kuitenkin menetetään, mikä johtaa sairauksien kehittymiseen.