Alzheimers: Hvordan forstyrrer tau hjerneceller?

Forskere har funnet en tidligere ukjent mekanisme der proteinet tau­ som er implisert i Alzheimers sykdom­ skader hjerneceller ved å forstyrre deres interne kommunikasjoner.

Forskere forklarer hvordan tau skader hjerneceller.

Oppdagelsen kaster nytt lys over opprinnelsen til denne vanligste årsaken til demens­ et kjennetegn derav er oppbygging av sammenfiltrede tau-proteintråder i hjernen.

Funnet kan også føre til nye behandlinger av Alzheimers og andre sykdommer som gradvis ødelegger hjernevev­ konkluderer forskerne i en artikkel om sitt arbeid som nå inneholder i tidsskriftet Neuron.

Forskere fra Massachusetts General Hospital (MGH) i Charlestown og Johns Hopkins School of Medicine i Baltimore­ MD­ ledet studien­ som tok sikte på å undersøke hvordan tau-protein kan bidra til hjernecelleskader.

Alzheimers sykdom forsvinner ikke og blir verre med tiden. Det er den sjette vanligste dødsårsaken hos voksne i USA­ hvor anslagsvis 5­7 millioner mennesker har sykdommen.

Eksakte årsaker til Alzheimers er fremdeles ukjente

Nøyaktig hva som forårsaker Alzheimers og andre former for demens er fortsatt et mysterium for vitenskapen. Bevis tyder på at en kombinasjon av miljø­ gener og livsstil er involvert­ med forskjellige faktorer som har forskjellige innflytelsesmengder hos forskjellige mennesker.

De fleste tilfeller av Alzheimers viser ikke symptomer før folk er i 60-årene og eldre. Risikoen for å få sykdommen øker raskt med alderen etter dette.

Hjernestudier av personer med sykdommen-sammen med postmortem-analyser av hjernevev-har avslørt mye om hvordan Alzheimers forandringer og skader hjernen.

«Aldersrelaterte endringer» inkluderer: betennelse; svinn i noen hjerneområder; etablering av ustabile­ kortvarige molekyler kjent som frie radikaler; og forstyrrelse av cellulær energiproduksjon.

Hjernen til en person med Alzheimers sykdom har også to kjennetegn: plakater av amyloidprotein som dannes mellom celler­ og floker av tauprotein som dannes inne i celler. Den siste studien gjelder sistnevnte.

Endringer i tau oppførsel

Hjerneceller­ eller nevroner­ har indre strukturer kjent som mikrotubuli som støtter cellen og dens funksjon. De er svært aktive cellekomponenter som hjelper til med å frakte stoffer fra kroppen i cellen ut til delene som kobler den til andre celler.

I sunne hjerneceller «bindes tau protein» normalt til og stabiliserer mikrotubuli. Tau oppfører seg imidlertid annerledes ved Alzheimers sykdom.

Endringer i hjernekjemi gjør at tau-proteinmolekyler kommer bort fra mikrotubuli og holder seg til hverandre i stedet.

Etter hvert danner de løsrevne tau-molekylene lange filamenter­ eller neurofibrillære floker­ som forstyrrer hjernecellens evne til å kommunisere med andre celler.

Den nye studien introduserer muligheten for at tau i Alzheimers sykdom forstyrrer nok en mekanisme som involverer kommunikasjon mellom kjernen i hjernecellen og kroppen.

Kommunikasjon med cellekjernen

Cellekjernen kommuniserer med resten av cellen ved å bruke strukturer som kalles kjernefysiske porer­ som omfatter mer enn 400 forskjellige proteiner og kontrollerer bevegelsen av molekyler.

Studier av årsakene til amyotrofisk lateral sklerose­ frontotemporal og andre typer demens har antydet at feil i disse kjerneporene er involvert på en eller annen måte.

Den nylige studien avdekker at dyre- og menneskeceller med Alzheimers sykdom har defekte kjernefysiske porer­ og at feilen er knyttet til tau-akkumulering i hjernecellen.

«Under sykdomsforhold­» forklarer forfatter for studien Bradley T. Hyman­ studieleder for Alzheimers enhet ved MGH­ «ser det ut til at tau samhandler med kjerneporen og endrer dens egenskaper.»

Han og kollegene oppdaget at tilstedeværelsen av tau forstyrrer den ordnede strukturen i kjernefysiske porer som inneholder det viktigste strukturelle proteinet Nup98. I Alzheimers sykdomceller var det færre av disse porene­ og de som var der hadde en tendens til å bli sittende fast ved hverandre.

«Mislocalized» Nup98

De observerte også en annen nysgjerrig forandring som involverte Nup98 inne i Alzheimers sykdom hjerne celler. I celler med aggregerte tau ble Nup98 «feilokalisert» i stedet for å oppholde seg i kjerneporen.

De avslørte at denne funksjonen var mer overdrevet i hjernevev hos mennesker som hadde dødd med mer ekstreme former for Alzheimers sykdom.

Til slutt­ da de tilførte menneskelig tau til levende kulturer av gnagerehjerneceller­ fant forskerne at det forårsaket misokalisering av Nup98 i cellekroppen og forstyrret transporten av molekyler inn i kjernen.

Dette var bevis på en «funksjonell kobling» mellom tilstedeværelsen av tau-protein og skade på kjernefysisk transportmekanisme.

Forfatterne bemerker imidlertid at det ikke er klart om Nup98-tau-interaksjonen som ble avdekket i studien bare oppstår på grunn av sykdom eller om det er en normal mekanisme som oppfører seg ekstrem under sykdomsforhold.

De konkluderer med:

«Sammen samlet gir våre data en ukonvensjonell mekanisme for tau-indusert nevrodegenerasjon.»