Protein Tau menunjukkan manfaat tak terduga dalam mengurangi kerusakan otak

Sebuah studi oleh para peneliti di Baylor College of Medicine dan Ian and Dan Duncan Neurological Research Institute di Rumah Sakit Anak Texas menemukan bahwa protein Tau, yang dikenal sebagai faktor kunci dalam perkembangan beberapa penyakit neurodegeneratif, termasuk Alzheimer, juga memiliki fungsi positif di otak. Tau mengurangi kerusakan neuronal yang disebabkan oleh kelebihan spesies oksigen reaktif (ROS), atau radikal bebas, dan mendorong penuaan yang sehat. Studi ini dipublikasikan dalam jurnal Nature Neuroscience.

“ROS merupakan produk sampingan alami dari berbagai fungsi seluler dalam tubuh. Meskipun kadar ROS yang rendah bermanfaat, kadar yang berlebihan berbahaya bagi sel karena menyebabkan terbentuknya bentuk-bentuk molekul lain yang beracun, yang menyebabkan stres oksidatif, termasuk lipid peroksidasi,” kata penulis utama Dr. Lindsay Goodman, seorang peneliti pascadoktoral di lab Dr. Hugo Bellen. “Neuron sangat rentan terhadap stres oksidatif dan akan hancur jika kadar lipid peroksidasi tidak dikontrol dengan baik.”

Tetesan lipid melindungi otak dari kerusakan oksidatif

Ada bukti yang berkembang bahwa otak kita telah mengembangkan beberapa strategi neuroprotektif untuk memerangi kerusakan akibat ROS.

Salah satu strategi tersebut, yang ditemukan oleh tim Bellen pada tahun 2015, adalah bahwa neuron mengekspor lipid peroksidasi beracun ini ke sel glia di sekitarnya, yang kemudian menyimpannya dalam tetesan lipid untuk penyimpanan dan produksi energi di masa mendatang. “Proses ini secara efektif menghilangkan dan menetralkan lipid beracun ini,” catat Goodman. “Dalam penelitian saat ini, kami meneliti peran tau dalam pembentukan tetesan lipid di sel glia.”

Tim menemukan bahwa Tau endogen normal pada lalat diperlukan untuk pembentukan tetesan lipid dalam sel glia dan untuk perlindungan terhadap ROS dalam neuron. Demikian pula, Tau diperlukan untuk pembentukan tetesan lipid dalam sel glia yang berasal dari tikus dan manusia.

Meskipun ekspresi Tau manusia normal cukup untuk memulihkan pembentukan dan pematangan tetesan lipid dalam sel glia pada lalat yang kekurangan Tau asli, ketika protein Tau manusia ini membawa mutasi yang terkait dengan peningkatan risiko penyakit Alzheimer, glia tidak dapat membentuk tetesan lipid sebagai respons terhadap ROS dalam neuron.

Hal ini menunjukkan bahwa mutasi pada Tau dapat mengurangi kemampuan normal protein untuk mencegah stres oksidatif, selain menyebabkan akumulasi protein yang khas pada penyakit tersebut, seperti yang dijelaskan dalam penelitian sebelumnya. Secara keseluruhan, data ini mendukung peran neuroprotektif baru bagi Tau dalam memerangi toksisitas terkait ROS.

Kaitan penyakit tambahan ditemukan menggunakan model lalat dan tikus dari kondisi yang diinduksi Tau di mana protein Tau manusia dengan mutasi diekspresikan secara berlebihan dalam sel glia. Dalam skenario ini, para peneliti kembali mengamati cacat pada tetesan lipid sel glia dan kematian sel sebagai respons terhadap ROS dalam neuron. Hal ini menunjukkan bahwa Tau adalah pengatur tetesan lipid sel glia yang sensitif terhadap dosis, dan bahwa terlalu banyak atau terlalu sedikit Tau dapat berbahaya.

"Dengan mengungkap peran neuroprotektif baru yang mengejutkan bagi tau, penelitian ini membuka pintu bagi strategi baru yang potensial untuk memperlambat, membalikkan, dan mengobati penyakit neurodegeneratif," kata Bellen, penulis korespondensi makalah tersebut. Ia adalah seorang profesor biologi molekuler dan genetika di Baylor dan memegang Duncan NRI Chair in Neurogenetics. Bellen juga merupakan Profesor March of Dimes bidang Biologi Embrionik di Baylor.

Berbeda dengan peran "negatif" yang biasa dalam penyakit neurodegeneratif, penelitian ini menunjukkan bahwa Tau juga memainkan peran positif dalam sel glia, membantu menyerap lipid beracun, mengurangi kerusakan oksidatif, dan dengan demikian melindungi otak. Namun, jika Tau tidak ada atau jika protein Tau rusak, efek perlindungan ini hilang, yang menyebabkan perkembangan penyakit.