Protein tau menunjukkan faedah yang tidak dijangka dalam mengurangkan kerosakan otak

Kajian oleh penyelidik di Kolej Perubatan Baylor dan Institut Penyelidikan Neurologi Ian dan Dan Duncan di Hospital Kanak-kanak Texas mendapati bahawa protein Tau, yang dikenali sebagai faktor utama dalam perkembangan beberapa penyakit neurodegeneratif, termasuk Alzheimer, juga mempunyai fungsi positif dalam otak. Tau mengurangkan kerosakan neuron yang disebabkan oleh lebihan spesies oksigen reaktif (ROS), atau radikal bebas, dan menggalakkan penuaan yang sihat. Kajian itu diterbitkan dalam jurnal Nature Neuroscience.

"ROS adalah hasil sampingan semula jadi daripada pelbagai fungsi selular dalam badan. Walaupun tahap ROS yang rendah bermanfaat, tahap yang berlebihan berbahaya kepada sel kerana ia menyebabkan pembentukan bentuk toksik molekul lain, yang membawa kepada tekanan oksidatif, termasuk lipid peroksida," kata pengarang utama Dr Lindsay Goodman, rakan pasca doktoral di makmal Dr Hugo Bellen. "Neuron sangat terdedah kepada tekanan oksidatif dan akan dimusnahkan jika tahap lipid peroksida tidak dikawal dengan betul."

Titisan lipid melindungi otak daripada kerosakan oksidatif

Terdapat bukti yang semakin meningkat bahawa otak kita telah membangunkan beberapa strategi neuroprotektif untuk memerangi kerosakan yang disebabkan oleh ROS.

Satu strategi sedemikian, yang ditemui oleh pasukan Bellen pada tahun 2015, ialah neuron mengeksport lipid peroksida toksik ini ke sel glial jiran, yang kemudiannya mengasingkannya dalam titisan lipid untuk penyimpanan dan pengeluaran tenaga masa hadapan. "Proses ini secara berkesan menghilangkan dan meneutralkan lipid toksik ini," kata Goodman. "Dalam kajian semasa, kami mengkaji peranan tau dalam pembentukan titisan lipid dalam sel glial."

Pasukan mendapati bahawa Tau endogen biasa dalam lalat diperlukan untuk pembentukan titisan lipid dalam sel glial dan untuk perlindungan terhadap ROS dalam neuron. Begitu juga, Tau diperlukan untuk pembentukan titisan lipid dalam sel glial yang diperoleh daripada tikus dan manusia.

Walaupun ungkapan Tau manusia biasa mencukupi untuk memulihkan pembentukan dan kematangan titisan lipid dalam sel glial dalam lalat yang tidak mempunyai Tau asli, apabila protein Tau manusia ini membawa mutasi yang dikaitkan dengan peningkatan risiko penyakit Alzheimer, glia tidak dapat membentuk titisan lipid sebagai tindak balas kepada ROS dalam neuron.

Ini menunjukkan bahawa mutasi dalam Tau boleh mengurangkan keupayaan normal protein untuk mencegah tekanan oksidatif, selain menyebabkan pengumpulan protein tipikal penyakit, seperti yang diterangkan dalam kajian terdahulu. Secara keseluruhannya, data ini menyokong peranan neuroprotective novel untuk Tau dalam memerangi ketoksikan berkaitan ROS.

Pautan penyakit tambahan didapati menggunakan model lalat dan tikus bagi keadaan yang disebabkan oleh Tau di mana protein Tau manusia dengan mutasi telah diekspresikan secara berlebihan dalam sel glial. Dalam senario ini, para penyelidik sekali lagi memerhatikan kecacatan dalam titisan lipid sel glial dan kematian sel sebagai tindak balas kepada ROS dalam neuron. Ini menunjukkan bahawa Tau ialah pengawal selia sensitif dos bagi titisan lipid sel glial, dan terlalu banyak atau terlalu sedikit boleh membahayakan.

"Dengan mendedahkan peranan neuroprotektif baru yang mengejutkan untuk tau, kajian itu membuka pintu kepada strategi baru yang berpotensi untuk melambatkan, membalikkan, dan merawat penyakit neurodegeneratif, " kata Bellen, pengarang kertas yang sepadan. Beliau ialah seorang profesor biologi molekul dan genetik di Baylor dan memegang Kerusi Duncan NRI dalam Neurogenetics. Bellen juga merupakan Profesor Biologi Embrionik March of Dimes di Baylor.

Berbeza dengan peranan "negatif" biasa dalam penyakit neurodegeneratif, kajian ini menunjukkan bahawa Tau juga memainkan peranan positif dalam sel glial, membantu mengasingkan lipid toksik, mengurangkan kerosakan oksidatif dan dengan itu melindungi otak. Walau bagaimanapun, dengan ketiadaan Tau atau dengan kehadiran protein Tau yang rosak, kesan perlindungan ini hilang, yang membawa kepada perkembangan penyakit.