Alzheimer: Bagaimana tau mengganggu sel-sel otak?
Para ilmuwan telah menemukan mekanisme yang sebelumnya tidak diketahui di mana protein tau, yang terlibat dalam penyakit Alzheimer, merusak sel-sel otak dengan mengganggu komunikasi internal mereka.
Penemuan ini memberi penjelasan baru tentang asal-usul penyebab demensia yang paling umum ini, yang salah satu ciri khasnya adalah penumpukan filamen protein tau yang kusut di otak.
Penemuan ini juga dapat mengarah pada pengobatan baru untuk Alzheimer dan penyakit lain yang secara progresif menghancurkan jaringan otak, para peneliti menyimpulkan dalam sebuah makalah tentang pekerjaan mereka yang sekarang ditampilkan dalam jurnal. Neuron.
Ilmuwan dari Rumah Sakit Umum Massachusetts (MGH) di Charlestown dan Sekolah Kedokteran Johns Hopkins di Baltimore, MD, memimpin penelitian tersebut, yang berangkat untuk menyelidiki bagaimana protein tau dapat berkontribusi pada kerusakan sel otak.
Penyakit Alzheimer tidak kunjung sembuh dan semakin memburuk dari waktu ke waktu. Ini adalah penyebab kematian paling umum keenam pada orang dewasa di Amerika Serikat, di mana diperkirakan 5,7 juta orang menderita penyakit ini.
Penyebab pasti Alzheimer masih belum diketahui
Sebenarnya apa yang menyebabkan Alzheimer dan bentuk demensia lainnya masih menjadi misteri bagi sains. Bukti menunjukkan bahwa kombinasi lingkungan, gen, dan gaya hidup terlibat, dengan berbagai faktor yang memiliki pengaruh berbeda pada orang yang berbeda.
Sebagian besar kasus Alzheimer tidak menunjukkan gejala sampai orang berusia 60-an dan lebih tua. Risiko terkena penyakit meningkat pesat seiring bertambahnya usia.
Studi otak orang dengan penyakit ini - bersama dengan analisis postmortem jaringan otak - telah mengungkapkan banyak hal tentang bagaimana Alzheimer berubah dan membahayakan otak.
"Perubahan terkait usia" meliputi: peradangan; penyusutan di beberapa daerah otak; penciptaan molekul tidak stabil berumur pendek yang dikenal sebagai radikal bebas; dan gangguan produksi energi seluler.
Otak penderita penyakit Alzheimer juga memiliki dua ciri pembeda: plak protein amiloid yang terbentuk di antara sel, dan protein tau yang kusut yang terbentuk di dalam sel. Studi terbaru menyangkut yang terakhir.
Perubahan perilaku tau
Sel otak, atau neuron, memiliki struktur internal yang dikenal sebagai mikrotubulus yang mendukung sel dan fungsinya. Mereka adalah komponen sel yang sangat aktif yang membantu membawa zat dari tubuh sel ke bagian yang menghubungkannya ke sel lain.
Dalam sel otak yang sehat, protein tau biasanya “mengikat dan menstabilkan” mikrotubulus. Tau berperilaku berbeda, bagaimanapun, dalam penyakit Alzheimer.
Perubahan kimiawi otak membuat molekul protein tau menjauh dari mikrotubulus dan malah saling menempel.
Akhirnya, molekul tau yang terlepas membentuk filamen panjang, atau kusut neurofibrillary, yang mengganggu kemampuan sel otak untuk berkomunikasi dengan sel lain.
Studi baru memperkenalkan kemungkinan bahwa, pada penyakit Alzheimer, tau mengganggu mekanisme lain yang melibatkan komunikasi antara inti sel otak dan tubuhnya.
Komunikasi dengan inti sel
Inti sel berkomunikasi dengan bagian sel lainnya menggunakan struktur yang disebut pori-pori inti, yang terdiri dari lebih dari 400 protein berbeda dan mengontrol pergerakan molekul.
Studi tentang penyebab amyotrophic lateral sclerosis, frontotemporal, dan jenis demensia lainnya menunjukkan bahwa kelemahan pada pori-pori inti ini terlibat.
Studi baru-baru ini mengungkapkan bahwa sel hewan dan manusia dengan penyakit Alzheimer memiliki pori-pori inti yang rusak, dan kesalahan tersebut terkait dengan akumulasi tau di sel otak.
“Dalam kondisi penyakit,” jelas rekan penulis studi senior Bradley T. Hyman, direktur Unit Alzheimer di MGH, “tampaknya tau berinteraksi dengan pori inti dan mengubah propertinya.”
Ia dan rekan-rekannya menemukan bahwa keberadaan tau mengganggu tatanan struktur pori-pori inti yang mengandung protein struktural utama Nup98. Pada sel penyakit Alzheimer, pori-pori ini lebih sedikit dan pori-pori yang ada cenderung menempel satu sama lain.
'Salah Lokal' Nup98
Mereka juga mengamati perubahan aneh lainnya yang melibatkan Nup98 di dalam sel otak penyakit Alzheimer. Dalam sel dengan tau teragregasi, Nup98 "salah lokasi" alih-alih tinggal di pori inti.
Mereka mengungkapkan bahwa fitur ini lebih dibesar-besarkan pada jaringan otak orang yang telah meninggal dengan bentuk penyakit Alzheimer yang lebih ekstrem.
Akhirnya, ketika mereka menambahkan tau manusia ke kultur hidup sel otak hewan pengerat, para peneliti menemukan bahwa hal itu menyebabkan mislokalisasi Nup98 dalam tubuh sel dan mengganggu pengangkutan molekul ke dalam nukleus.
Ini adalah bukti adanya “hubungan fungsional” antara keberadaan protein tau dan kerusakan mekanisme transpor nuklir.
Para penulis mencatat, bagaimanapun, bahwa tidak jelas apakah interaksi Nup98-tau yang ditemukan dalam penelitian hanya terjadi karena penyakit atau apakah itu adalah mekanisme normal yang berperilaku ekstrim dalam kondisi penyakit.
Mereka menyimpulkan:
“Secara keseluruhan, data kami memberikan mekanisme yang tidak konvensional untuk neurodegenerasi yang diinduksi tau.”
