Alzheimer's: W jaki sposób tau zaburza komórki mózgowe?
Naukowcy odkryli nieznany wcześniej mechanizm, w którym białko tau, które jest związane z chorobą Alzheimera, uszkadza komórki mózgowe, zakłócając ich komunikację wewnętrzną.
Odkrycie to rzuca nowe światło na pochodzenie tej najczęstszej przyczyny demencji, której cechą charakterystyczną jest nagromadzenie splątanych włókien białka tau w mózgu.
Odkrycie może również zaowocować nowymi metodami leczenia choroby Alzheimera i innych chorób, które stopniowo niszczą tkankę mózgową, podsumowują naukowcy w artykule na temat ich pracy, który jest obecnie opisywany w czasopiśmie Neuron.
Naukowcy z Massachusetts General Hospital (MGH) w Charlestown i Johns Hopkins School of Medicine w Baltimore, MD, prowadzili badanie, którego celem było zbadanie, w jaki sposób białko tau może przyczyniać się do uszkodzenia komórek mózgowych.
Choroba Alzheimera nie ustępuje i pogarsza się z czasem. Jest to szósta najczęstsza przyczyna zgonów dorosłych w Stanach Zjednoczonych, gdzie chorobę ma około 5,7 miliona ludzi.
Dokładne przyczyny choroby Alzheimera są nadal nieznane
Dokładnie to, co powoduje chorobę Alzheimera i inne formy demencji, wciąż pozostaje tajemnicą dla nauki. Dowody sugerują, że w grę wchodzi kombinacja środowiska, genów i stylu życia, przy czym różne czynniki mają różny wpływ na różnych ludzi.
W większości przypadków choroby Alzheimera objawy pojawiają się dopiero po 60. roku życia. Ryzyko zachorowania szybko wzrasta wraz z wiekiem.
Badania mózgu osób z tą chorobą - wraz z pośmiertnymi analizami tkanki mózgowej - ujawniły wiele na temat tego, jak choroba Alzheimera zmienia i szkodzi mózgowi.
„Zmiany związane z wiekiem” obejmują: stany zapalne; skurcz w niektórych obszarach mózgu; tworzenie niestabilnych, krótkotrwałych cząsteczek zwanych wolnymi rodnikami; i zakłócenie produkcji energii komórkowej.
Mózg osoby z chorobą Alzheimera ma również dwie wyróżniające cechy: płytki białka amyloidowego, które tworzą się między komórkami oraz sploty białka tau, które tworzą się wewnątrz komórek. Ostatnie badanie dotyczy tego ostatniego.
Zmiany w zachowaniu tau
Komórki mózgowe lub neurony mają wewnętrzne struktury zwane mikrotubulami, które wspierają komórkę i jej funkcję. Są to wysoce aktywne składniki komórek, które pomagają przenosić substancje z ciała komórki do części, które łączą ją z innymi komórkami.
W zdrowych komórkach mózgowych białko tau normalnie „wiąże się i stabilizuje” mikrotubule. Tau zachowuje się jednak inaczej w chorobie Alzheimera.
Zmiany w chemii mózgu powodują, że cząsteczki białka tau odchodzą od mikrotubul i zamiast tego sklejają się ze sobą.
Ostatecznie odłączone cząsteczki tau tworzą długie włókna lub sploty neurofibrylarne, które zakłócają zdolność komórki mózgowej do komunikowania się z innymi komórkami.
Nowe badanie wprowadza możliwość, że w chorobie Alzheimera tau zakłóca kolejny mechanizm, który obejmuje komunikację między jądrem komórki mózgowej a jej ciałem.
Komunikacja z jądrem komórkowym
Jądro komórkowe komunikuje się z resztą komórki za pomocą struktur zwanych porami jądrowymi, które zawierają ponad 400 różnych białek i kontrolują ruch cząsteczek.
Badania nad przyczynami stwardnienia zanikowego bocznego, otępienia czołowo-skroniowego i innych typów demencji sugerują, że wady tych porów jądrowych są w jakiś sposób zaangażowane.
Niedawne badanie ujawnia, że komórki zwierzęce i ludzkie z chorobą Alzheimera mają wadliwe pory jądrowe i że wada jest związana z gromadzeniem się tau w komórce mózgowej.
„W warunkach chorobowych” - wyjaśnia współautor badania Bradley T. Hyman, dyrektor oddziału Alzheimera w MGH - „wydaje się, że tau oddziałuje z porami jądra i zmienia ich właściwości”.
On i jego koledzy odkryli, że obecność tau zaburza uporządkowaną strukturę porów jądrowych zawierających główne białko strukturalne Nup98. W komórkach choroby Alzheimera było mniej tych porów, a te, które tam były, miały tendencję do przyklejania się do siebie.
„Błędnie zlokalizowane” Nup98
Zaobserwowali również inną ciekawą zmianę dotyczącą Nup98 w komórkach mózgowych choroby Alzheimera. W komórkach z zagregowanym tau, Nup98 został „błędnie zlokalizowany” zamiast pozostawać w porach jądrowych.
Ujawnili, że ta cecha była bardziej wyolbrzymiona w tkance mózgowej ludzi, którzy zmarli z powodu bardziej ekstremalnych postaci choroby Alzheimera.
Wreszcie, kiedy dodali ludzkie tau do żywych kultur komórek mózgowych gryzoni, naukowcy odkryli, że spowodowało to błędną lokalizację Nup98 w ciele komórki i zakłóciło transport cząsteczek do jądra.
Był to dowód na „funkcjonalny związek” między obecnością białka tau a uszkodzeniem mechanizmu transportu jądrowego.
Autorzy zauważają jednak, że nie jest jasne, czy odkryta w badaniu interakcja Nup98-tau występuje tylko z powodu choroby, czy też jest to normalny mechanizm, który zachowuje się ekstremalnie w warunkach chorobowych.
Wnioskują:
„Podsumowując, nasze dane zapewniają niekonwencjonalny mechanizm neurodegeneracji indukowanej tau”.
