Новое исследование в какой-то степени реабилитирует тау-белки, которые ассоциировались с развитием болезни Альцгеймера. Оказывается, что здоровая форма этого белка играет роль «хорошего парня», помогая защищать мозг от вредных свободных радикалов, способствуя здоровому старению.

Тау-белок и Альцгеймер

Некоторое время назад тау-белок считался причиной болезни Альцгеймера. Исследователи постоянно находили связь между болезнью Альцгеймера, и некоторыми другими неврологическими заболеваниями, с токсичными накоплениями, называемыми тау-клубками, белками в нейронах мозга. Следовательно, основное внимание уделялось разработке методов устранения этих патологических клубков.

Однако новое исследование, проведенное совместно учеными из Медицинского колледжа Бейлора (BCM) и Неврологического исследовательского института Дункана (Duncan NRI) при Детской больнице Техаса, отчасти реабилитировало тау-белок, обнаружив, что он играет роль «хорошего парня», защищая мозг от вредных активных форм кислорода (ROS) и способствуя здоровому старению.

ROS — это естественные побочные продукты различных клеточных функций в организме. Хотя низкие уровни ROS полезны, избыток ROS вреден для клеток, поскольку запускает производство токсичных форм других молекул, которые вызывают окислительный стресс, включая перекисные липиды.
Доктор Линдси Гудман, ведущий автор исследования.

Кислород, его метаболиты и окислительный стресс

Диаграмма, показывающая, как антиоксиданты взаимодействуют с нестабильными свободными радикалами, заменяя потерянный электрон.

Нейронам для работы требуется значительное количество кислорода, поэтому многие ноотропы работают с тонусом сосудов для нормализации кровотока. Метаболизм кислорода создает нестабильные молекулы – «свободные радикалы», одна из форм которых известна как ROS. В здоровых количествах они поддерживают рост мозговых клеток и когнитивные функции. Но они нестабильны, потому что имеют нечетное число электронов. Антиоксиданты нейтрализуют свободные радикалы, отдавая один из своих электронов, стабилизируя ROS и уменьшая наносимый ими ущерб.

Окислительный стресс возникает, когда есть дисбаланс между производством и накоплением ROS в клетках. Длительный окислительный стресс повреждает клетки мозга и содержащиеся в них белки, жиры и ДНК, что способствует старению и запускает развитие таких состояний, как рак, диабет и болезнь Паркинсона. Перекисное окисление липидов — это процесс, который вызывает ухудшение ROS, и при средних или высоких показателях становится токсичным для организма.

От окислительного стресса к Альцгеймеру и Тау белкам

В 2015 году группа ученых из лаборатории Беллена обнаружила, что нейроны экспортируют эти токсичные перекисные липиды в соседние глиальные клетки — клетки, которые поддерживают структуру нейронных связей и передают нейронам питательные вещества, а также очищают среду от мертвых клеток. Из токсичных перекрестных липидов, глиальные клетки формируют липидные капли, которые хранятся во время бодрствования и преобразуются в энергию во время сна для поддержания нормального функционирования нейронов.

Этот процесс эффективно удаляет и нейтрализует токсичные липиды. В текущем исследовании мы изучили роль тау в формировании глиальных липидных капель.
Доктор Линдси Гудман, ведущий автор исследования.

Проводя эксперименты на плодовых мушках Дрозофилах, исследователи обнаружили, что глиальным клеткам требуется нормальный, естественно вырабатываемый тау для формирования липидных капель и защиты от нейронных ROS. Они также обнаружили, что глиальным клеткам, в организмах разных видов, требуются тау-белки для формирования липидных капель.

Потеря тау нарушает почкование липидных капель. Белые стрелки указывают на зрелые капли, которые успешно отпочковались от клетки. Желтые стрелки указывают на будущие капли, которым необходимо отпочковаться, чтобы стать зрелыми.

Плохие и хорошие тау-белки. И их роль при болезни Альцгеймера

Ученые экспериментировали с введением нормального человеческого тау-белка в организм мушек дрозофил, которые были выведены с дефицитом этого белка. И глиальные клетки мушек начали уверенно создавать липидные капли. И закономерно, когда исследователи ввели человеческий тау с мутациями, связанными с повышенным риском болезни Альцгеймера, глия оказалась неспособной формировать липидные капли в ответ на нейрональные ROS.

Это говорит о том, что мутации в тау-белке могут снижать нормальную способность белка предотвращать окислительный стресс, а также приводят к накоплению белка в рамках типичных признаков заболевания, как описано в предыдущей работе.
Доктор Линдси Гудман, ведущий автор исследования.

Когда исследователи использовали крыс и плодовых мушек в качестве моделей тауопатий, которые вызывают повышенную экспрессию человеческого белка тау, то снова наблюдали нарушения в формировании глиальных липидных капель и разрушение глиальных клеток в ответ на нейрональные ROS. Похоже, что в случае с тау действует принцип баланса: дефицит Тау белков так же вреден, как и их избыток. И напрямую влияет на работу сознания.

Исследователи утверждают, что результаты исследования открывают путь к разработке новых способов лечения нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера.

Выявив удивительную новую нейропротекторную роль тау, исследование открывает дверь к потенциальным новым стратегиям замедления, обращения вспять и лечения нейродегенеративных заболеваний.
Доктор Хьюго Беллен, руководитель лаборатории молекулярной и человеческой генетики BCM, соавтор.

Как всегда, больше странных материалов про мозг, психику и сознание вы найдете в нашем сообществе. Подписывайтесь, чтобы не пропустить свежие статьи!

Тау-белок, Альцгеймер и пересмотр концепции