Tau-protein viser uventede fordeler når det gjelder å redusere hjerneskade

En studie utført av forskere ved Baylor College of Medicine og Ian and Dan Duncan Neurological Research Institute ved Texas Children's Hospital fant at proteinet Tau, kjent for å være en nøkkelfaktor i utviklingen av flere nevrodegenerative sykdommer, inkludert Alzheimers, også har en positiv funksjon i hjernen. Tau reduserer nevronskader forårsaket av overskudd av reaktive oksygenarter (ROS), eller frie radikaler, og fremmer sunn aldring. Studien ble publisert i tidsskriftet Nature Neuroscience.

«ROS er naturlige biprodukter av ulike cellulære funksjoner i kroppen. Selv om lave nivåer av ROS er gunstige, er overskytende nivåer skadelige for cellene fordi de forårsaker dannelse av giftige former av andre molekyler, noe som fører til oksidativt stress, inkludert peroksiderte lipider», sa hovedforfatter Dr. Lindsay Goodman, en postdoktor i Dr. Hugo Bellens laboratorium. «Nevroner er spesielt utsatt for oksidativt stress og vil bli ødelagt hvis nivåene av peroksiderte lipider ikke kontrolleres ordentlig.»

Lipiddråper beskytter hjernen mot oksidativ skade

Det er økende bevis for at hjernen vår har utviklet flere nevrobeskyttende strategier for å bekjempe ROS-indusert skade.

En slik strategi, oppdaget av Bellens team i 2015, er at nevroner eksporterer disse giftige peroksiderte lipidene til nærliggende gliaceller, som deretter sekvestrerer dem i lipiddråper for lagring og fremtidig energiproduksjon. «Denne prosessen fjerner og nøytraliserer effektivt disse giftige lipidene», bemerket Goodman. «I den nåværende studien undersøkte vi rollen til tau i lipiddråpedannelse i gliaceller.»

Teamet fant ut at normalt endogent tau i fluer er nødvendig for dannelsen av lipiddråper i gliaceller og for beskyttelse mot ROS i nevroner. Tilsvarende er tau nødvendig for dannelsen av lipiddråper i gliaceller avledet fra rotter og mennesker.

Selv om uttrykk av normalt humant Tau var tilstrekkelig til å gjenopprette dannelsen og modningen av lipiddråper i gliaceller hos fluer som manglet naturlig Tau, var gliaceller ikke i stand til å danne lipiddråper som respons på ROS i nevroner når dette humane Tau-proteinet bar mutasjoner assosiert med økt risiko for Alzheimers sykdom.

Dette tyder på at mutasjoner i Tau kan redusere proteinets normale evne til å forhindre oksidativt stress, i tillegg til å forårsake proteinopphopningen som er typisk for sykdommen, som beskrevet i tidligere studier. Samlet sett støtter disse dataene en ny nevrobeskyttende rolle for Tau i bekjempelsen av ROS-relatert toksisitet.

Ytterligere sykdomskoblinger ble funnet ved bruk av flue- og rottemodeller av Tau-induserte tilstander der humant Tau-protein med mutasjoner ble overuttrykt i gliaceller. I disse scenariene observerte forskerne igjen defekter i gliacellelipiddråper og celledød som respons på ROS i nevroner. Dette viste at Tau er en dosesensitiv regulator av gliacellelipiddråper, og at for mye eller for lite av det kan være skadelig.

«Ved å avdekke en overraskende ny nevrobeskyttende rolle for tau, åpner studien døren for potensielle nye strategier for å bremse, reversere og behandle nevrodegenerative sykdommer», sa Bellen, korresponderende forfatter av artikkelen. Han er professor i molekylærbiologi og genetikk ved Baylor og innehar Duncan NRI-professoratet i nevrogenetikk. Bellen er også March of Dimes-professor i embryonalbiologi ved Baylor.

I motsetning til sin vanlige «negative» rolle i nevrodegenerative sykdommer, viser denne studien at tau også spiller en positiv rolle i gliaceller, og bidrar til å binde giftige lipider, redusere oksidativ skade og dermed beskytte hjernen. Imidlertid, i fravær av tau eller i nærvær av defekte tau-proteiner, går denne beskyttende effekten tapt, noe som fører til utvikling av sykdommer.