Tau valk näitab ootamatut kasu ajukahjustuste vähendamisel

Baylori meditsiinikolledži ja Texase lastehaigla Ian ja Dan Duncani neuroloogiliste uuringute instituudi teadlaste uuring näitas, et valgul Tau, mis on teadaolevalt mitmete neurodegeneratiivsete haiguste, sealhulgas Alzheimeri tõve, on ka ajus positiivne funktsioon. Tau vähendab neuronite kahjustusi, mida põhjustavad liigsed reaktiivsed hapnikuliigid (ROS) ehk vabad radikaalid, ja soodustab tervet vananemist. Uuring avaldati ajakirjas Nature Neuroscience.

„ROS-id on organismi mitmesuguste rakuliste funktsioonide looduslikud kõrvalsaadused. Kuigi ROS-i madal tase on kasulik, on liigne tase rakkudele kahjulik, kuna see põhjustab teiste molekulide toksiliste vormide teket, mis viib oksüdatiivse stressini, sealhulgas peroksüdeerunud lipiidide tekkeni,“ ütles juhtiv autor dr Lindsay Goodman, dr Hugo Belleni labori järeldoktor. „Neuronid on oksüdatiivse stressi suhtes eriti vastuvõtlikud ja hävivad, kui peroksüdeerunud lipiidide taset ei kontrollita korralikult.“

Lipiidipiisad kaitsevad aju oksüdatiivsete kahjustuste eest

Üha rohkem tõendeid selle kohta, et meie ajud on välja töötanud mitu neuroprotektiivset strateegiat ROS-i põhjustatud kahjustuste vastu võitlemiseks.

Üks selline strateegia, mille Belleni meeskond avastas 2015. aastal, on see, et neuronid ekspordivad need mürgised peroksüdeerunud lipiidid naabergliaalrakkudesse, mis seejärel sekvestreerivad need lipiidipiiskadesse ladustamiseks ja tulevaseks energia tootmiseks. „See protsess eemaldab ja neutraliseerib need mürgised lipiidid tõhusalt,“ märkis Goodman. „Käesolevas uuringus uurisime tau rolli lipiidipiiskade moodustumisel gliaalrakkudes.“

Meeskond leidis, et kärbeste normaalne endogeenne Tau on vajalik lipiidipiiskade moodustumiseks gliaalrakkudes ja kaitsmiseks ROS-i eest neuronites. Samamoodi on Tau vajalik lipiidipiiskade moodustumiseks rottide ja inimeste gliaalrakkudes.

Kuigi normaalse inimese Tau ekspressioon oli piisav, et taastada lipiidipiiskade moodustumine ja küpsemine gliaalrakkudes kärbestes, kellel puudus natiivne Tau, siis kui see inimese Tau valk kandis mutatsioone, mis olid seotud Alzheimeri tõve suurenenud riskiga, ei suutnud glia moodustada lipiidipiisku vastuseks neuronites olevatele ROS-ile.

See viitab sellele, et Tau valgu mutatsioonid võivad vähendada valgu normaalset võimet ennetada oksüdatiivset stressi, lisaks sellele, et need põhjustavad haigusele iseloomulikku valgu akumuleerumist, nagu on kirjeldatud varasemates uuringutes. Üldiselt toetavad need andmed Tau valgu uudset neuroprotektiivset rolli ROS-iga seotud toksilisuse vastases võitluses.

Täiendavaid seoseid haigustega leiti kärbse- ja rotimudelite abil, mis kujutasid Tau-indutseeritud seisundeid, kus inimese Tau valk koos mutatsioonidega oli gliaalrakkudes üleekspresseeritud. Nendes stsenaariumides täheldasid teadlased taas gliaalrakkude lipiidipiiskade defekte ja rakkude surma vastusena neuronites ROS-ile. See näitas, et Tau on gliaalrakkude lipiidipiiskade annusest tundlik regulaator ning et liiga palju või liiga vähe seda võib olla kahjulik.

„Avastades tau valgu üllatava uue neuroprotektiivse rolli, avab see uuring ukse potentsiaalsetele uutele strateegiatele neurodegeneratiivsete haiguste aeglustamiseks, tagasipööramiseks ja raviks,“ ütles Bellen, artikli vastav autor. Ta on Baylor'i ülikooli molekulaarbioloogia ja geneetika professor ning Duncan NRI neurogeneetika õppetooli hoidja. Bellen on ka Baylor'i ülikooli embrüobioloogia professor March of Dimes.

Vastupidiselt tavapärasele „negatiivsele“ rollile neurodegeneratiivsete haiguste puhul näitab see uuring, et Tau-l on ka positiivne roll gliaalrakkudes, aidates siduda mürgiseid lipiide, vähendades oksüdatiivseid kahjustusi ja kaitstes seega aju. Tau puudumisel või defektsete Tau valkude juuresolekul see kaitsev toime aga kaob, mis viib haiguste tekkeni.