Protein Tau cho thấy lợi ích bất ngờ trong việc giảm tổn thương não

Một nghiên cứu của các nhà nghiên cứu tại Baylor College of Medicine và Viện nghiên cứu thần kinh Ian và Dan Duncan tại Bệnh viện nhi Texas đã phát hiện ra rằng protein Tau, được biết đến là yếu tố chính trong sự phát triển của một số bệnh thoái hóa thần kinh, bao gồm cả bệnh Alzheimer, cũng có chức năng tích cực trong não. Tau làm giảm tổn thương tế bào thần kinh do các loài oxy phản ứng dư thừa (ROS) hoặc các gốc tự do và thúc đẩy quá trình lão hóa khỏe mạnh. Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Neuroscience.

“ROS là sản phẩm phụ tự nhiên của nhiều chức năng tế bào khác nhau trong cơ thể. Trong khi mức ROS thấp có lợi, thì mức ROS dư thừa lại có hại cho tế bào vì chúng gây ra sự hình thành các dạng độc hại của các phân tử khác, dẫn đến stress oxy hóa, bao gồm cả lipid peroxy hóa”, tác giả chính Tiến sĩ Lindsay Goodman, nghiên cứu sinh sau tiến sĩ tại phòng thí nghiệm của Tiến sĩ Hugo Bellen cho biết. “Các tế bào thần kinh đặc biệt dễ bị stress oxy hóa và sẽ bị phá hủy nếu mức lipid peroxy hóa không được kiểm soát đúng cách”.

Các giọt lipid bảo vệ não khỏi tổn thương oxy hóa

Ngày càng có nhiều bằng chứng cho thấy não của chúng ta đã phát triển một số chiến lược bảo vệ thần kinh để chống lại tổn thương do ROS gây ra.

Một chiến lược như vậy, được nhóm của Bellen phát hiện vào năm 2015, là các tế bào thần kinh xuất các lipid peroxy hóa độc hại này đến các tế bào thần kinh đệm lân cận, sau đó chúng cô lập chúng trong các giọt lipid để lưu trữ và sản xuất năng lượng trong tương lai. "Quá trình này loại bỏ và trung hòa hiệu quả các lipid độc hại này", Goodman lưu ý. "Trong nghiên cứu hiện tại, chúng tôi đã kiểm tra vai trò của tau trong quá trình hình thành giọt lipid trong các tế bào thần kinh đệm".

Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng Tau nội sinh bình thường ở ruồi là cần thiết cho sự hình thành các giọt lipid trong tế bào thần kinh đệm và để bảo vệ chống lại ROS trong tế bào thần kinh. Tương tự như vậy, Tau là cần thiết cho sự hình thành các giọt lipid trong tế bào thần kinh đệm có nguồn gốc từ chuột và người.

Mặc dù biểu hiện Tau bình thường của con người là đủ để phục hồi sự hình thành và trưởng thành của các giọt lipid trong tế bào thần kinh đệm ở ruồi thiếu Tau bản địa, nhưng khi protein Tau của con người này mang đột biến liên quan đến nguy cơ mắc bệnh Alzheimer tăng cao, tế bào thần kinh đệm không thể hình thành các giọt lipid để đáp ứng với ROS trong tế bào thần kinh.

Điều này cho thấy rằng đột biến ở Tau có thể làm giảm khả năng bình thường của protein trong việc ngăn ngừa stress oxy hóa, ngoài ra còn gây ra sự tích tụ protein đặc trưng của bệnh, như đã mô tả trong các nghiên cứu trước đây. Nhìn chung, những dữ liệu này hỗ trợ vai trò bảo vệ thần kinh mới của Tau trong việc chống lại độc tính liên quan đến ROS.

Các liên kết bệnh bổ sung đã được tìm thấy bằng cách sử dụng các mô hình ruồi và chuột của các tình trạng do Tau gây ra trong đó protein Tau của người có đột biến được biểu hiện quá mức trong các tế bào thần kinh đệm. Trong các tình huống này, các nhà nghiên cứu một lần nữa quan sát thấy các khiếm khuyết trong các giọt lipid của tế bào thần kinh đệm và tế bào chết khi đáp ứng với ROS trong tế bào thần kinh. Điều này cho thấy Tau là chất điều hòa nhạy cảm với liều lượng của các giọt lipid của tế bào thần kinh đệm và quá nhiều hoặc quá ít Tau có thể gây hại.

Bellen, tác giả liên hệ của bài báo, cho biết: "Bằng cách tiết lộ vai trò bảo vệ thần kinh mới đáng ngạc nhiên của tau, nghiên cứu này mở ra cánh cửa cho các chiến lược mới tiềm năng để làm chậm, đảo ngược và điều trị các bệnh thoái hóa thần kinh". Ông là giáo sư về sinh học phân tử và di truyền học tại Baylor và giữ chức Chủ tịch Duncan NRI về Di truyền học thần kinh. Bellen cũng là Giáo sư March of Dimes về Sinh học phôi thai tại Baylor.

Ngược lại với vai trò “tiêu cực” thông thường của nó trong các bệnh thoái hóa thần kinh, nghiên cứu này chứng minh rằng Tau cũng đóng vai trò tích cực trong các tế bào thần kinh đệm, giúp cô lập các lipid độc hại, giảm tổn thương oxy hóa và do đó bảo vệ não. Tuy nhiên, khi không có Tau hoặc có protein Tau khiếm khuyết, tác dụng bảo vệ này sẽ mất đi, dẫn đến phát triển bệnh.