Alzheimerova choroba: Jak tau narušuje mozkové buňky?
Vědci našli dříve neznámý mechanismus, při kterém protein tau, který se podílí na Alzheimerově chorobě, poškozuje mozkové buňky interferencí s jejich vnitřní komunikací.
Objev vrhá nové světlo na původ této nejčastější příčiny demence, jejímž charakteristickým znakem je nahromadění vláken spleteného tau proteinu v mozku.
Zjištění by také mohlo vést k nové léčbě Alzheimerovy choroby a dalších nemocí, které postupně ničí mozkovou tkáň, uzavírají vědci v příspěvku o jejich práci, která je nyní uvedena v časopise Neuron.
Vědci z Massachusetts General Hospital (MGH) v Charlestownu a Johns Hopkins School of Medicine v Baltimore, MD, vedli studii, jejímž cílem bylo prozkoumat, jak může protein tau přispívat k poškození mozkových buněk.
Alzheimerova choroba nezmizí a časem se zhoršuje. Jedná se o šestou nejčastější příčinu smrti u dospělých ve Spojených státech, kde má tuto chorobu odhadem 5,7 milionu lidí.
Přesné příčiny Alzheimerovy choroby nejsou dosud známy
Co přesně způsobuje Alzheimerovu chorobu a další formy demence, je pro vědu stále záhadou. Důkazy naznačují, že jde o kombinaci prostředí, genů a životního stylu, přičemž různé faktory mají u různých lidí různé vlivy.
Většina případů Alzheimerovy choroby nevykazuje příznaky, dokud nejsou lidé ve věku 60 let a starší. Riziko onemocnění se s věkem rychle zvyšuje.
Studie mozku lidí s tímto onemocněním - spolu s posmrtnými analýzami mozkové tkáně - odhalily mnoho o tom, jak Alzheimerova choroba mění a poškozuje mozek.
„Změny související s věkem“ zahrnují: zánět; zmenšení v některých oblastech mozku; tvorba nestabilních, krátkodobých molekul známých jako volné radikály; a narušení produkce buněčné energie.
Mozek osoby s Alzheimerovou chorobou má také dva charakteristické rysy: plaky amyloidového proteinu, které se tvoří mezi buňkami, a spletence tau proteinu, které se tvoří uvnitř buněk. Nedávná studie se týká druhé.
Změny chování tau
Mozkové buňky nebo neurony mají vnitřní struktury známé jako mikrotubuly, které podporují buňku a její funkci. Jedná se o vysoce aktivní složky buněk, které pomáhají přenášet látky z těla buňky do částí, které ji spojují s jinými buňkami.
Ve zdravých mozkových buňkách se tau protein normálně „váže a stabilizuje“ mikrotubuly. Tau se však chová odlišně u Alzheimerovy choroby.
Změny v chemii mozku způsobují, že molekuly tau proteinu odcházejí z mikrotubulů a místo toho se k sobě drží.
Oddělené molekuly tau nakonec vytvoří dlouhá vlákna neboli neurofibrilární spletence, které narušují schopnost mozkových buněk komunikovat s jinými buňkami.
Nová studie zavádí možnost, že u Alzheimerovy choroby tau naruší ještě další mechanismus, který zahrnuje komunikaci mezi jádrem mozkové buňky a jejím tělem.
Komunikace s buněčným jádrem
Buněčné jádro komunikuje se zbytkem buňky pomocí struktur nazývaných jaderné póry, které obsahují více než 400 různých proteinů a řídí pohyb molekul.
Studie o příčinách amyotrofické laterální sklerózy, frontotemporální a dalších typů demence naznačují, že vady těchto jaderných pórů jsou nějakým způsobem zapojeny.
Nedávná studie odhalila, že zvířecí a lidské buňky s Alzheimerovou chorobou mají poškozené jaderné póry a že chyba souvisí s akumulací tau v mozkové buňce.
"Za chorobných podmínek," vysvětluje spoluautor studie Bradley T. Hyman, ředitel Alzheimerovy jednotky v MGH, "se zdá, že tau interaguje s jadernými póry a mění jejich vlastnosti."
On a jeho kolegové zjistili, že přítomnost tau narušuje uspořádanou strukturu jaderných pórů obsahujících hlavní strukturní protein Nup98. V buňkách Alzheimerovy choroby bylo méně těchto pórů a ty, které tam byly, měly tendenci se navzájem lepit.
„Mislocalized“ Nup98
Pozorovali také další kuriózní změnu týkající se Nup98 uvnitř mozkových buněk Alzheimerovy choroby. V buňkách s agregovaným tau byl Nup98 „nesprávně lokalizován“ místo toho, aby zůstal v jaderném póru.
Odhalili, že tato vlastnost byla v mozkové tkáni lidí, kteří zemřeli s extrémnějšími formami Alzheimerovy choroby, přehnanější.
Nakonec, když přidali lidské tau k živým kulturám mozkových buněk hlodavců, vědci zjistili, že to způsobilo nesprávnou lokalizaci Nup98 v těle buňky a narušilo transport molekul do jádra.
To bylo důkazem „funkčního spojení“ mezi přítomností proteinu tau a poškozením mechanismu jaderného transportu.
Autoři však poznamenávají, že není jasné, zda interakce Nup98-tau odhalená ve studii nastává jen kvůli nemoci, nebo zda se jedná o normální mechanismus, který se chová extrémním způsobem za chorobných podmínek.
Dospívají k závěru:
"Celkově vzato poskytují naše data nekonvenční mechanismus pro neurodegeneraci vyvolanou tau."
