Alzheimer: Bagaimana tau mengganggu sel otak?
Para saintis telah menemui mekanisme yang tidak diketahui sebelumnya di mana protein tau, yang terlibat dalam penyakit Alzheimer, merosakkan sel-sel otak dengan mengganggu komunikasi dalaman mereka.
Penemuan ini memberi petunjuk baru mengenai asal usul demensia yang paling biasa ini, ciri khasnya ialah penumpukan filamen protein tau kusut di otak.
Penemuan ini juga boleh menyebabkan rawatan baru untuk penyakit Alzheimer dan penyakit lain yang secara beransur-ansur memusnahkan tisu otak, menyimpulkan para penyelidik dalam makalah mengenai pekerjaan mereka yang kini terdapat dalam jurnal Neuron.
Para saintis dari Massachusetts General Hospital (MGH) di Charlestown dan Johns Hopkins School of Medicine di Baltimore, MD, memimpin kajian itu, yang bertujuan untuk menyiasat bagaimana protein tau boleh menyumbang kepada kerosakan sel otak.
Penyakit Alzheimer tidak hilang dan bertambah buruk dari masa ke masa. Ini adalah penyebab kematian keenam paling umum pada orang dewasa di Amerika Syarikat, di mana kira-kira 5.7 juta orang menghidap penyakit ini.
Punca sebenar Alzheimer masih belum diketahui
Apa yang menyebabkan demensia Alzheimer dan bentuk lain masih menjadi misteri sains. Bukti menunjukkan bahawa gabungan persekitaran, gen, dan gaya hidup terlibat, dengan faktor yang berbeza mempunyai jumlah pengaruh yang berbeza pada orang yang berbeza.
Sebilangan besar kes Alzheimer tidak menunjukkan simptom sehingga orang berusia 60-an dan lebih tua. Risiko menghidap penyakit ini meningkat dengan cepat seiring dengan usia selepas ini.
Kajian otak orang yang menghidap penyakit ini - bersamaan dengan analisis postmortem tisu otak - telah banyak mendedahkan tentang bagaimana Alzheimer berubah dan membahayakan otak.
"Perubahan berkaitan dengan usia" termasuk: keradangan; pengecutan di beberapa kawasan otak; penciptaan molekul jangka pendek yang tidak stabil yang dikenali sebagai radikal bebas; dan gangguan pengeluaran tenaga sel.
Otak seseorang dengan penyakit Alzheimer juga mempunyai dua ciri yang membezakan: plak protein amiloid yang terbentuk di antara sel, dan kusut protein tau yang terbentuk di dalam sel. Kajian terbaru berkenaan dengan yang terakhir.
Perubahan kepada tingkah laku tau
Sel otak, atau neuron, mempunyai struktur dalaman yang dikenali sebagai mikrotubulus yang menyokong sel dan fungsinya. Mereka adalah komponen sel yang sangat aktif yang membantu membawa zat dari badan sel ke bahagian yang menghubungkannya ke sel lain.
Dalam sel otak yang sihat, protein tau biasanya "mengikat dan menstabilkan" mikrotubulus. Tau berperilaku berbeza, bagaimanapun, dalam penyakit Alzheimer.
Perubahan dalam kimia otak menjadikan molekul protein tau menjauh dari mikrotubulus dan saling melekat.
Akhirnya, molekul tau yang terlepas membentuk filamen panjang, atau kusut neurofibrillary, yang mengganggu kemampuan sel otak untuk berkomunikasi dengan sel lain.
Kajian baru ini memperkenalkan kemungkinan bahawa, dalam penyakit Alzheimer, tau mengganggu satu lagi mekanisme yang melibatkan komunikasi antara inti sel otak dan badannya.
Komunikasi dengan inti sel
Nukleus sel berkomunikasi dengan sel yang lain menggunakan struktur yang disebut pori nuklear, yang terdiri daripada lebih daripada 400 protein yang berbeza dan mengawal pergerakan molekul.
Kajian mengenai penyebab sklerosis lateral amyotrophic, frontotemporal, dan jenis demensia lain menunjukkan bahawa kelemahan pada liang nuklear ini terlibat.
Kajian baru-baru ini menunjukkan bahawa sel haiwan dan manusia dengan penyakit Alzheimer mempunyai liang nuklear yang salah, dan kesalahan itu berkaitan dengan pengumpulan tau di sel otak.
"Dalam keadaan penyakit," jelas penulis kajian bersama senior Bradley T. Hyman, pengarah Unit Alzheimer di MGH, "nampaknya tau berinteraksi dengan liang nuklear dan mengubah sifatnya."
Dia dan rakannya mendapati bahawa kehadiran tau mengganggu struktur liang nuklear yang teratur yang mengandungi protein struktur utama Nup98. Dalam sel-sel penyakit Alzheimer, terdapat sedikit pori-pori ini dan sel-sel yang ada di sana cenderung saling menempel.
Nup98 yang tidak betul
Mereka juga memerhatikan perubahan penasaran yang melibatkan Nup98 di dalam sel otak penyakit Alzheimer. Dalam sel dengan tau agregat, Nup98 "salah letak" dan bukannya tinggal di liang nuklear.
Mereka mendedahkan bahawa ciri ini lebih dibesar-besarkan pada tisu otak orang yang telah mati dengan bentuk penyakit Alzheimer yang lebih ekstrem.
Akhirnya, apabila mereka menambahkan tau manusia pada kultur hidup sel-sel otak tikus, para penyelidik mendapati bahawa ia menyebabkan mislokalisasi Nup98 dalam badan sel dan mengganggu pengangkutan molekul ke dalam nukleus.
Ini adalah bukti "hubungan fungsional" antara kehadiran protein tau dan kerosakan pada mekanisme pengangkutan nuklear.
Walau bagaimanapun, penulis menyatakan bahawa tidak jelas apakah interaksi Nup98-tau yang ditemui dalam kajian ini hanya berlaku kerana penyakit atau adakah mekanisme normal yang bertindak secara ekstrem dalam keadaan penyakit.
Mereka menyimpulkan:
"Secara keseluruhan, data kami menyediakan mekanisme yang tidak konvensional untuk neurodegenerasi yang disebabkan oleh tau."
