Alzheimer: in che modo la tau altera le cellule cerebrali?
Gli scienziati hanno scoperto un meccanismo precedentemente sconosciuto in cui la proteina tau, che è implicata nella malattia di Alzheimer, danneggia le cellule cerebrali interferendo con le loro comunicazioni interne.
La scoperta getta nuova luce sulle origini di questa causa più comune di demenza, un segno distintivo della quale è l'accumulo di filamenti di proteina tau aggrovigliati nel cervello.
La scoperta potrebbe anche portare a nuovi trattamenti per l'Alzheimer e altre malattie che distruggono progressivamente il tessuto cerebrale, concludono i ricercatori in un articolo sul loro lavoro che ora compare nella rivista Neurone.
Scienziati del Massachusetts General Hospital (MGH) di Charlestown e della Johns Hopkins School of Medicine di Baltimora, MD, hanno condotto lo studio, che si proponeva di indagare su come la proteina tau potrebbe contribuire al danno delle cellule cerebrali.
La malattia di Alzheimer non scompare e peggiora nel tempo. È la sesta causa di morte più comune negli adulti negli Stati Uniti, dove si stima che 5,7 milioni di persone abbiano la malattia.
Le cause esatte dell'Alzheimer sono ancora sconosciute
Che cosa causi esattamente l'Alzheimer e altre forme di demenza è ancora un mistero per la scienza. Le prove suggeriscono che è coinvolta una combinazione di ambiente, geni e stile di vita, con diversi fattori che hanno diverse quantità di influenza in persone diverse.
La maggior parte dei casi di Alzheimer non mostra sintomi fino a quando le persone non hanno più di 60 anni. Il rischio di contrarre la malattia aumenta rapidamente con l'età.
Gli studi sul cervello di persone affette dalla malattia - insieme alle analisi post-mortem del tessuto cerebrale - hanno rivelato molto su come l'Alzheimer cambia e danneggia il cervello.
I “cambiamenti legati all'età” includono: infiammazione; restringimento in alcune regioni del cervello; creazione di molecole instabili e di breve durata note come radicali liberi; e interruzione della produzione di energia cellulare.
Il cervello di una persona con malattia di Alzheimer ha anche due caratteristiche distintive: placche di proteina amiloide che si formano tra le cellule e grovigli di proteina tau che si formano all'interno delle cellule. Il recente studio riguarda quest'ultimo.
Modifiche al comportamento tau
Le cellule cerebrali, o neuroni, hanno strutture interne note come microtubuli che supportano la cellula e la sua funzione. Sono componenti cellulari altamente attivi che aiutano a trasportare sostanze dal corpo della cellula alle parti che la collegano ad altre cellule.
Nelle cellule cerebrali sane, la proteina tau normalmente "si lega e stabilizza" i microtubuli. La tau si comporta in modo diverso, tuttavia, nella malattia di Alzheimer.
I cambiamenti nella chimica del cervello fanno sì che le molecole della proteina tau si allontanino dai microtubuli e si attaccino l'una all'altra.
Alla fine, le molecole tau staccate formano lunghi filamenti, o grovigli neurofibrillari, che interrompono la capacità delle cellule cerebrali di comunicare con altre cellule.
Il nuovo studio introduce la possibilità che, nella malattia di Alzheimer, la tau interrompa un altro meccanismo che coinvolge la comunicazione tra il nucleo della cellula cerebrale e il suo corpo.
Comunicazione con il nucleo cellulare
Il nucleo cellulare comunica con il resto della cellula utilizzando strutture chiamate pori nucleari, che comprendono più di 400 proteine diverse e controllano il movimento delle molecole.
Studi sulle cause della sclerosi laterale amiotrofica, frontotemporale e altri tipi di demenza hanno suggerito che i difetti in questi pori nucleari siano coinvolti in qualche modo.
Il recente studio rivela che le cellule animali e umane con la malattia di Alzheimer hanno pori nucleari difettosi e che la colpa è collegata all'accumulo di tau nelle cellule cerebrali.
"In condizioni di malattia", spiega Bradley T. Hyman, co-autore senior dello studio, direttore dell'unità Alzheimer presso MGH, "sembra che la tau interagisca con il poro nucleare e ne modifichi le proprietà".
Lui ei suoi colleghi hanno scoperto che la presenza di tau interrompe la struttura ordinata dei pori nucleari contenenti la principale proteina strutturale Nup98. Nelle cellule della malattia di Alzheimer, c'erano meno di questi pori e quelli che erano lì tendevano ad essere attaccati l'uno all'altro.
"Mislocalized" Nup98
Hanno anche osservato un altro curioso cambiamento che coinvolge Nup98 all'interno delle cellule cerebrali della malattia di Alzheimer. Nelle cellule con tau aggregata, il Nup98 è stato "mal localizzato" invece di rimanere nel poro nucleare.
Hanno rivelato che questa caratteristica era più esagerata nel tessuto cerebrale delle persone che erano morte con forme più estreme di malattia di Alzheimer.
Infine, quando hanno aggiunto tau umana a colture viventi di cellule cerebrali di roditori, i ricercatori hanno scoperto che ha causato una localizzazione errata di Nup98 nel corpo cellulare e interrotto il trasporto delle molecole nel nucleo.
Questa era la prova di un "collegamento funzionale" tra la presenza della proteina tau e il danno al meccanismo di trasporto nucleare.
Gli autori fanno notare, tuttavia, che non è chiaro se l'interazione Nup98-tau scoperta nello studio si verifichi solo a causa della malattia o se si tratti di un meccanismo normale che si comporta in modo estremo in condizioni di malattia.
Concludono:
"Presi insieme, i nostri dati forniscono un meccanismo non convenzionale per la neurodegenerazione indotta dalla tau".
