Болезнь Альцгеймера: как тау-белок разрушает клетки мозга?
Ученые обнаружили ранее неизвестный механизм, в котором белок тау, участвующий в болезни Альцгеймера, повреждает клетки мозга, вмешиваясь в их внутренние коммуникации.
Это открытие проливает новый свет на происхождение этой наиболее распространенной причины деменции, отличительной чертой которой является накопление запутанных нитей тау-белка в головном мозге.
Открытие также может привести к новым методам лечения болезни Альцгеймера и других заболеваний, которые постепенно разрушают ткань мозга, заключают исследователи в статье об их работе, которая теперь публикуется в журнале. Нейрон.
Ученые из Массачусетской больницы общего профиля (MGH) в Чарлстауне и Медицинской школы Джонса Хопкинса в Балтиморе, штат Мэриленд, провели исследование, целью которого было выяснить, как белок тау может способствовать повреждению клеток мозга.
Болезнь Альцгеймера не проходит и со временем ухудшается. Это шестая по частоте причина смерти среди взрослых в Соединенных Штатах, где, по оценкам, этим заболеванием болеют 5,7 миллиона человек.
Точные причины болезни Альцгеймера до сих пор неизвестны
Что именно вызывает болезнь Альцгеймера и другие формы слабоумия, до сих пор остается загадкой для науки. Имеющиеся данные свидетельствуют о том, что здесь задействовано сочетание окружающей среды, генов и образа жизни, при этом разные факторы оказывают разное влияние на разных людей.
В большинстве случаев болезнь Альцгеймера не проявляется симптомами, пока людям не исполнится 60 лет и старше. После этого с возрастом риск заболевания быстро возрастает.
Исследования мозга людей, страдающих этим заболеванием, вместе с посмертным анализом тканей головного мозга, многое показали о том, как болезнь Альцгеймера меняет мозг и вредит ему.
«Возрастные изменения» включают: воспаление; сокращение в некоторых областях мозга; создание нестабильных, короткоживущих молекул, известных как свободные радикалы; и нарушение производства клеточной энергии.
Мозг человека с болезнью Альцгеймера также имеет две отличительные особенности: бляшки амилоидного белка, которые образуются между клетками, и клубки белка тау, которые образуются внутри клеток. Недавнее исследование касается последнего.
Изменения в поведении тау
Клетки мозга или нейроны имеют внутренние структуры, известные как микротрубочки, которые поддерживают клетку и ее функцию. Это высокоактивные клеточные компоненты, которые помогают переносить вещества из тела клетки к частям, которые соединяют ее с другими клетками.
В здоровых клетках мозга тау-белок обычно «связывается с микротрубочками и стабилизирует их». Однако при болезни Альцгеймера тау ведет себя иначе.
Изменения в химии мозга заставляют молекулы тау-белка отделяться от микротрубочек и вместо этого прилипать друг к другу.
В конце концов, отделившиеся молекулы тау образуют длинные волокна или нейрофибриллярные клубки, которые нарушают способность клетки мозга общаться с другими клетками.
Новое исследование предполагает возможность того, что при болезни Альцгеймера тау нарушает еще один механизм, который включает связь между ядром клетки мозга и ее телом.
Связь с ядром клетки
Ядро клетки сообщается с остальной частью клетки с помощью структур, называемых ядерными порами, которые содержат более 400 различных белков и контролируют движение молекул.
Исследования причин бокового амиотрофического склероза, лобно-височной деменции и других типов деменции показали, что в этих ядерных порах так или иначе участвуют дефекты.
Недавнее исследование показало, что клетки животных и человека, страдающие болезнью Альцгеймера, имеют дефектные ядерные поры и что этот недостаток связан с накоплением тау-белка в клетке мозга.
«В условиях болезни, - объясняет соавтор исследования Брэдли Т. Хайман, директор отделения болезни Альцгеймера в MGH, - похоже, что тау взаимодействует с ядерной порой и изменяет ее свойства».
Он и его коллеги обнаружили, что присутствие тау нарушает упорядоченную структуру ядерных пор, содержащих основной структурный белок Nup98. В клетках болезни Альцгеймера этих пор было меньше, и те, которые были там, имели тенденцию прилипать друг к другу.
"Неверно локализованный" Nup98
Они также наблюдали еще одно любопытное изменение, связанное с Nup98 внутри клеток мозга, страдающих болезнью Альцгеймера. В клетках с агрегированным тау Nup98 был «неправильно локализован» вместо того, чтобы оставаться в ядерной поре.
Они обнаружили, что эта особенность была более выражена в мозговой ткани людей, умерших от более тяжелых форм болезни Альцгеймера.
Наконец, когда они добавили человеческий тау к живым культурам клеток мозга грызунов, исследователи обнаружили, что это вызывает неправильную локализацию Nup98 в теле клетки и нарушает транспорт молекул в ядро.
Это свидетельствовало о «функциональной связи» между присутствием тау-белка и повреждением механизма ядерного транспорта.
Авторы, однако, отмечают, что неясно, происходит ли взаимодействие Nup98-tau, обнаруженное в исследовании, только из-за болезни или это нормальный механизм, который ведет себя экстремальным образом в условиях болезни.
Они приходят к выводу:
«Взятые вместе, наши данные предоставляют нетрадиционный механизм нейродегенерации, индуцированной тау».
