Nowe spojrzenie na powiązania między snem, białkiem Tau a demencją
Badania naukowe wykazały, że białko Tau(odnośnik otworzy się w nowym oknie), występujące w mózgu osób cierpiących na chorobę Alzheimera, gromadzi się w postaci agregatów, takich jak splątki, a także posiada znacznie więcej miejsc fosforylacji(odnośnik otworzy się w nowym oknie) w porównaniu z białkiem Tau pochodzącym od osób zdrowych. Co ciekawe, wydaje się, że istnieje zbieżność między tymi miejscami fosforylacji występującymi u osób cierpiących na chorobę Alzheimera a tymi wywołanymi przez sen. Marieke Hoekstra(odnośnik otworzy się w nowym oknie), badaczka uczestnicząca w projekcie sleepyTau(odnośnik otworzy się w nowym oknie) i pracująca w Flanders Institute for Biotechnology(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (VIB) w Belgii, postanowiła dokładniej zbadać związek między snem a fosforylacją białka Tau. „Podczas snu temperatura mózgu ssaków spada o 1–2°C. Chociaż spadek ten jest niewielki, jest wystarczający do aktywacji szlaków wrażliwych na temperaturę, które mogą wpływać na funkcjonowanie mózgu, w tym na fosforylację białka Tau”, wyjaśnia. Jeśli uda nam się ustalić, jaką funkcję pełni fosforylowane białko Tau (pTau) podczas snu, będziemy mieli pierwszą wskazówkę, w jaki sposób z biegiem czasu pTau może wiązać się z chorobą. W związku z tym w ramach projektu sleepyTau, realizowanego w Laboratorium Komunikacji Neuronalnej(odnośnik otworzy się w nowym oknie), kierowanym przez Patrika Verstrekena, postanowiono zbadać zależne od snu zmiany połączeń w hipokampie – obszarze mózgu niezbędnym do konsolidacji pamięci. Hipokamp jest jednocześnie jednym z pierwszych obszarów, w których dochodzi do zaburzeń w przebiegu choroby Alzheimera.
Badanie mózgu podczas snu a działanie białka Tau
Aby uzyskać wgląd w zależną od białka Tau siłę połączeń neuronowych w hipokampie, w projekcie sleepyTau zastosowano technikę polegającą na umieszczeniu wycinków mózgu myszy na matrycy wieloelektrodowej(odnośnik otworzy się w nowym oknie). „Za pomocą elektrod w tej konfiguracji stymulowaliśmy neurony w jednym miejscu i mierzyliśmy, jak neurony położone dalej, czyli te, z którymi połączone są stymulowane neurony, reagowały na tę stymulację”, dodaje Hoekstra, koordynatorka projektu finansowanego w ramach programu działań „Maria Skłodowska-Curie”(odnośnik otworzy się w nowym oknie). Zespół ustalił, że reakcja neuronów położonych dalej w łańcuchu jest znacznie silniejsza, gdy myszy dobrze się wyspały. Co ciekawe, jeśli myszy dobrze spały, ale poziom białka Tau był u nich obniżony, reakcja położonych dalej neuronów nie była tak wyraźna. „To jednoznaczna wskazówka potwierdzająca naszą hipotezę, że białko Tau, a prawdopodobnie także pTau, pełni określoną funkcję podczas snu”, zauważa Hoekstra. Sugeruje to, że białko Tau odgrywa rolę w komunikacji neuronalnej zależnej od snu. Badanie to jest powiązane z projektem DIVE into AD, który również jest finansowany przez UE i bada rolę białka Tau w demencji.
Frapujące podobieństwo między miejscami fosforylacji białka Tau wykrytymi podczas snu a neurodegeneracją
Hoekstra uważa, że zbieżność między miejscami fosforylacji białka Tau wywołanymi snem a tymi występującymi w neurodegeneracji jest tak wyraźna, że rodzi się pytanie: jaka jest fizjologiczna funkcja tych miejsc pTau podczas snu? Wgląd w ten proces może dostarczyć wskazówek dotyczących tego, w jaki sposób pTau wiąże się z patologią polegającą na tym, że białko Tau, poza tworzeniem agregatów, może również wykonywać swoją funkcję fizjologiczną w nadmiernym trybie, co mogłoby przyczyniać się do nieprawidłowego funkcjonowania neuronów. Wraz z innym badaczem, Ryanem Trouvé, w laboratorium Patrika Verstrekena(odnośnik otworzy się w nowym oknie), Hoekstra opracowuje obecnie model mający na celu zbadanie implikacji funkcjonalnych tych miejsc pTau. Inne grupy badawcze już wcześniej odkryły, że fosforylacja białka Tau wzrasta podczas snu. Projekt sleepyTau otworzył nowe obszary badań dzięki dostrzeżeniu, że zjawisko to może faktycznie pełnić rolę fizjologiczną, i rozwijając tę hipotezę w ramach własnego, wyjątkowego podejścia badawczego. Hoekstra wyjaśnia: „Dzięki zrozumieniu, w jaki sposób naturalne mechanizmy funkcjonalne mogą zacząć nam szkodzić – podobnie jak w przypadku niekontrolowanego wzrostu komórek w nowotworach – możemy ostatecznie opracować nowe strategie, które pozwolą nam przynajmniej spowolnić postęp choroby, a może nawet ją wyleczyć”.
